Prof. Dr. Matthias Lütolf, Institute of Bioengineering, EPFL

février 2016

Lorsque le savoir des biologistes s’associe à celui des ingénieurs, on parle de bioingénierie. Les connaissances issues de ce domaine de recherche peuvent mener à des applications particulièrement profitables. Mais comment est-il par exemple possible d’influencer des cellules souches pour les employer dans la régénération de cellules et de tissus ou pour les utiliser industriellement? La bioingénierie le permet et le professeur Matthias Lütolf et son équipe sont experts dans ce domaine. Avec leurs recherches prometteuses, ils fournissent une contribution décisive à la résolution de ces questions ainsi qu’à d’autres.

Les cellules souches sont à la base du renouvellement des cellules détruites ou vieillies dans notre corps. Elles jouent un rôle important en recherche et en médecine. Aujourd’hui, n’importe quelle cellule du corps, par exemple les cellules de la peau, peut être convertie en cellules souches pluripotentes induites (CSPi) par reprogrammation. Celles-ci possèdent la capacité de se transformer dans tous les types de cellule de notre corps (p. ex. en cellule nerveuse, hépatique ou cutanée). Les CSPi sont également extrêmement intéressantes pour l’industrie, par exemple afin de tester des principes actifs dans des cultures cellulaires dans des conditions aussi réalistes que possible (c’est-à-dire presque comme dans le corps d’un patient) et à grande échelle. Pour cela, il est toutefois nécessaire de disposer de grandes quantités de cellules souches. Jusqu’à présent, il n’existait pas encore de procédure standardisée pour obtenir des CSPi à partir de cellules corporelles.

Le professeur Lütolf et son groupe sont parvenus à développer un procédé capable de convertir des cellules en cellules souches en grand nombre et avec beaucoup plus de rapidité. Cette méthode révolutionnaire utilise un gel tridimensionnel enrichi de facteurs de croissance à travers lequel les cellules sont «compressées». «Nous avons constaté que l’environnement de la cellule est décisif pour la croissance de presque tous les types de cellule», explique Matthias Lütolf. Il ajoute: «En ajustant l’environnement cellulaire et donc la densité et la composition du gel, les cellules sont soumises à des forces diverses et sont ainsi forcées à revenir plus rapidement à un état cellulaire originel lors de la reprogrammation.» Cependant, le mécanisme exact de cette conversion n’est pas encore clair. Le professeur Lütolf et son groupe travaillent actuellement sur l’élucidation de ce secret.

Outre les différentes cellules, le professeur Lütolf et son équipe s’intéressent de près aux premiers stades de développement des organes. A ce jour, il n’est certes pas encore possible de fabriquer artificiellement des organes tels que le cœur, le foie ou le cerveau mais des structures semblables, appelées organoïdes (de quelques millimètres au maximum), se comportent de façon similaire et leur composition est comparable. Les organoïdes peuvent être obtenus en laboratoire à partir de cellules souches. En 2014, les professeurs Lütolf et Tanaka sont parvenus pour la première fois à produire dans une culture cellulaire tridimensionnelle des mini-tubes neuraux dans lesquels différentes cellules nerveuses ont été détectées. Dans les études précédentes, il avait seulement été possible de développer des structures très simples avec un seul type de cellule nerveuse. Le tube neural constitue l’ébauche embryonnaire du système nerveux central (cerveau et moelle épinière). «Grâce à de tels organoïdes, il est par exemple possible d’observer les premières étapes du développement du système nerveux central et éventuellement d’acquérir des connaissances sur le traitement des maladies de la moelle épinière», estime Matthias P. Lütolf. «De plus, le tissu obtenu de cette façon peut être utilisé pour la recherche pharmaceutique et aussi en médecine régénérative, à plus long terme.»

Le professeur Matthias Lütolf a étudié les sciences des matériaux à l’EPF de Zurich et a obtenu son doctorat sous la direction du professeur Jeffrey A. Hubbell à l’Institut de technologie biomédicale de l’EPF de Zurich et de l’université de Zurich. Il a approfondi ses connaissances scientifiques dans le cadre d’un post-doctorat à l’université de Stanford. Il a ensuite été professeur assistant à l’Institut de bioingénierie de l’EPFL avant d’être nommé professeur associé en 2014. Depuis cette date, Matthias Lütolf est également le directeur de l’institut.

Prof. Matthias Lutolf
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