Des Nanofleurs Stimulent le Transfert de Mitochondries pour Revitaliser l'Énergie Cellulaire

Dans le domaine passionnant de la médecine régénérative, des chercheurs de l'Université Texas A&M, rattachés au Département de Génie Biomédical, ont mis au point une stratégie novatrice. Cette approche utilise des nanomatériaux pour amplifier de manière significative le transfert naturel des mitochondries entre les cellules. Les résultats de ces travaux, qui font l'objet d'une publication dans les Comptes Rendus de l'Académie Nationale des Sciences (PNAS), se concentrent sur l'emploi de particules microscopiques en forme de fleur, composées de disulfure de molybdène (MoS₂). Ces structures transforment les cellules souches en véritables « biofabriques mitochondriales ». Le professeur Akhilesh K. Gaharwar dirige cette recherche, tandis que l'étudiant diplômé John Sukar en est l'auteur principal.

L'ingéniosité de cette méthodologie réside dans l'utilisation spécifique de nanofleurs de MoS₂ présentant des défauts atomiques. Une fois ingérées par les cellules, ces nanofleurs déclenchent des mécanismes de biogenèse mitochondriale. Plus précisément, elles activent l'axe SIRT1/PGC‑1α au sein des cellules donneuses. Cette stimulation entraîne un doublement de la production mitochondriale et une augmentation substantielle de l'ADN mitochondrial dans ces mêmes cellules donneuses. Selon le professeur Gaharwar, cette méthode parvient à « éduquer » efficacement les cellules saines à partager leurs réserves énergétiques. Un avantage majeur est que cela se produit sans nécessiter de modifications génétiques ou l'administration de composés pharmacologiques, ce qui représente un atout considérable pour de futures applications cliniques.

Les données quantitatives présentées dans l'étude sont éloquentes. Elles démontrent que l'efficacité du transfert mitochondrial, lorsqu'elle est assistée par ces nanofleurs, surpasse de plusieurs ordres de grandeur l'échange cellulaire spontané. Cette augmentation du transfert améliore notablement la capacité respiratoire et la production d'adénosine triphosphate (ATP) dans les cellules receveuses, même dans des conditions physiologiques. Dans des modèles de lésions cellulaires observés en laboratoire, ce transfert mitochondrial accru a favorisé la restauration de la production d'ATP et a significativement augmenté le taux de survie des cellules affectées.

Cette avancée revêt une importance capitale pour le traitement potentiel des affections liées au déclin mitochondrial. Nous parlons ici des processus liés au vieillissement, de la cardiomyopathie, ainsi que des troubles neurodégénératifs tels que la maladie d'Alzheimer. Actuellement, l'étude en est au stade préclinique, une preuve de concept réalisée in vitro. Les chercheurs doivent encore déterminer les schémas thérapeutiques réels et la fréquence optimale des interventions possibles. Le disulfure de molybdène, un composé inorganique bidimensionnel, est déjà au centre de nombreuses recherches biomédicales grâce à sa capacité à moduler les espèces réactives de l'oxygène (ERO) et à garantir une bonne biocompatibilité. Cela confirme que le nanomatériau joue un rôle actif dans les processus cellulaires, au-delà de sa simple fonction de véhicule.

L'équipe du professeur Gaharwar avait déjà prouvé sa capacité à stimuler la fonction mitochondriale en exploitant les lacunes atomiques des nanofleurs. Cette démonstration antérieure avait été publiée dans la revue Nature Communications en septembre 2024. Le financement de ces recherches actuelles provient de diverses sources, notamment les National Institutes of Health et le ministère de la Défense des États-Unis. Cette diversité des soutiens financiers souligne l'intérêt généralisé porté à cette nouvelle forme de thérapie organellaire.