La motilité des kératinocytes oraux prédit la capacité de régénération épithéliale montre cette équipe de l’Université de Nigata (Japon). L’équipe de bioingénieurs et de dermatologues a développé un algorithme de flux optique corrélé à la capacité de régénération épithéliale des kératinocytes oraux. Un nouvel outil, présenté dans les Scientific Reports, qui va permettre un contrôle qualité non invasif des cellules en médecine régénérative, avec des applications au-delà même de la médecine régénérative, comme dans la recherche sur le cancer.
L'algorithme de flux optique appliqué ici à l'analyse de cultures de kératinocytes oraux permet d’évaluer la vitesse de mouvement ou la mobilité, et la capacité de régénération proliférative et épithéliale des kératinocytes humains avec de grandes implications pour le contrôle de la qualité des cellules modifiées utilisées en ingénierie tissulaire et en médecine régénérative.
Les deux auteurs principaux, les Drs Izumi et Hoshikawa sont des experts dans les domaines de la biologie des kératinocytes buccaux, et travaillent depuis longtemps à l’analyse d'images par intelligence artificielle. Avec des implications cliniques en parodontie et en chirurgie dentaire : les kératinocytes de la muqueuse buccale sont actuellement utilisés en dentisterie régénérative
mais aussi en médecine régénérative extra-orale,
et l’évaluation de la santé cellulaire est essentielle pour la fabrication de produits de haute qualité pour les thérapies cellulaires.
Une mesure non invasive de la qualité cellulaire : De précédentes études ont caractérisé de manière non invasive les activités métaboliques optimales des greffons issus de l'ingénierie tissulaire de la muqueuse buccale, mais il n’existe pas encore de mesures non invasives des kératinocytes oraux permettant de contrôler de la qualité des cellules.
Ici, les chercheurs ont d'abord déterminé le modèle de croissance spatio-temporel spécifique des cellules orales et développé, à partir d’images, un modèle mathématique associant la prolifération des cellules et leur motilité : « l'analyse dynamique basée sur l'image, plutôt que l'analyse d'image statique telle que l'observation de la forme de la colonie, nous a permis de nous concentrer sur le mouvement des colonies de kératinocytes oraux dans notre système de culture cellulaire », explique le Dr Izumi. Cette approche a permis aux chercheurs de confirmer que :
- la vitesse moyenne de déplacement des cellules est bien un marqueur de leur capacité de prolifération.
- en d’autres termes, le potentiel de régénération épithéliale est corrélé à la vitesse de mouvement. A partir de cet algorithme, les chercheurs proposent ainsi un nouvel outil de dépistage de qualité plus robuste et prédictif pour garantir que les cellules sont adaptées à une application clinique.
Un seuil de motilité « indicatif » de la qualité cellulaire : en comparant également les potentiels de prolifération des cellules cultivées dans différentes conditions et les temps de prolifération, les chercheurs parviennent également à évaluer le seuil de motilité « indicatif » de cellules adaptées au transfert dans des conditions de culture 3D. Ainsi, dans cette expérience, un indice de mouvement inférieur à 40 m/h reflète des dommages cellulaires qui rendent les cellules impropres à leur utilisation en médecine régénérative. Enfin, ce seuil doit être déterminé pour les différents types de cellules, les différents milieux et conditions de culture.
C’est donc un tout nouvel outil de surveillance non invasif et quantitatif, précieux pour le contrôle qualité des cellules en médecine régénérative, avec des applications au-delà même de la médecine régénérative, comme dans la recherche sur le cancer.
En fin de compte, l'équipe espère augmenter la précision de la mesure de la motilité cellulaire et mieux comprendre la relation moléculaire sous-jacente à la corrélation entre mobilité et prolifération.
Source: Scientific Reports 17 May 2021 DOI : 10.1038/s41598-021-89073-y Cells/colony motion of oral keratinocytes determined by non-invasive and quantitative measurement using optical flow predicts epithelial regenerative capacity
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