Prof. Dr. Viola Vogel, D-HEST, laboratoire de mécano-biologie appliquée, ETH Zurich

Les forces mécaniques influencent de manière significative le destin d’une cellule. Les cellules et les tissus sont capables de ressentir des forces mécaniques et de les traduire en signaux biochimiques influençant leur comportement. Au cours du développement d’un grand nombre de maladies, telles que l’hypertension ou le cancer, ces forces mécaniques sont perturbées. Comprendre comment ces forces agissent sur les fonctions cellulaires pourrait contribuer au développement de traitements efficaces. Comment une cellule est-elle capable de ressentir ces forces mécaniques ? Et comment se comportent les cellules souches sur différents supports ? Ce sont ces questions auxquelles Viola Vogel et son équipe de recherche tentent d’apporter des réponses.

Pour Viola Vogel, l’une des questions centrales est de comprendre comment les bactéries et les cellules humaines se basent sur des forces mécaniques pour réguler les fonctions biochimiques des protéines. Cette recherche est basée sur la nanotechnologie et n’est de ce fait possible que depuis quelques années. L’équipe de recherche de Viola Vogel est pluridisciplinaire. Elle se compose de biologistes, de chimistes, de scientifiques spécialistes en matériaux et de physiciens travaillant tous ensemble dans un laboratoire commun. « Ceci est très important afin que chacun puisse apprendre le plus possible de l’autre. La totalité du  groupe est ainsi constamment en contact et chacun peut alors voir comment et à l’aide de quelles méthodes les autres membres du groupe travaillent », souligne Viola Vogel. 

L’été passé, Viola Vogel, son doctorant Bojun Li et quelques chercheurs d’autres universités européennes ont apporté la preuve que l’ancrage mécanique des protéines de collagène est régulé par les propriétés de la structure du matériel de support sur lequel les cellules poussent, ce qui influence au final la différenciation des cellules souches. « Si les points d’ancrage se trouvaient proches les uns des autres, des cellules osseuses se sont développées, alors que s’ils se trouvaient plus éloignés les uns des autres, ce sont des cellules graisseuses qui ont vu le jour. Ceci indépendamment du fait que la surface utilisée fusse molle ou dure », explique Viola Vogel. Cette découverte est d’une grande importance pour le développement de matériaux destinés à la culture de cellules souches. Si l’on veut produire un tissu artificiel spécifique, le choix du matériel de support et de sa structure est donc déterminant.

Viola Vogel et son équipe ont également pris part, en début d’année 2013, à deux études de recherche appliquée, en collaboration avec le Prof. Simon Hoerstrup de l’Hôpital Universitaire de Zurich. Un traitement à base de cellules souches humaines appliquée à l’infarctus chronique du myocarde chez les mammifères a démontré que le destin des cellules souches humaines après un infarctus peut être observé in vivo (ce qui signifie dans un organisme vivant). Des cellules souches humaines ont été transplantées dans le muscle cardiaque de cochons ou de moutons fœtaux et analysées plus tard à l’aide de diverses méthodes (IRM, PCR, cytométrie de flux, immunohistochimie). Cette expérience a été réalisée sur des cochons ou des moutons fœtaux car, suite à la transplantation de cellules souches humaines, aucune réaction immunitaire indésirable n’est constatée chez ces mammifères. « Ces études montrent que les effets d’une thérapie génique à base de cellules souches humaines peuvent être suivis sans qu’une thérapie immunosuppressive doive être instaurée », souligne Viola Vogel.

Le Prof. Dr. Viola Vogel est née le 12 décembre 1959 à Tübingen. C’est suite à ses études de physique à l’Université de Frankfort qu’elle a commencé son activité de chercheuse à l’institut Max-Planck de chimie biophysique de Göttingen, où elle a réalisé son travail de diplôme et de doctorat. Elle s’est ensuite envolée pour l’University of California de Berkeley pour y effectuer un post-doctorat de deux ans. En 1990, elle a obtenu une place de Professeur Assistant en bio-ingénierie à l’Université de Washington, où elle a fondé, de 1997-2003, le centre de nanotechnologie. Depuis 2004, Viola Vogel dirige le laboratoire de mécano-biologie appliquée de l’ETHde Zurich. Elle a reçu maintes distinctions internationales pour son excellente recherche.