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Le rôle de la forme dans la croissance des vaisseaux sanguins

Des recherches montrent comment l'influence de l'environnement façonne la formation des vaisseaux sanguins chez les embryons.

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Comprendre comment les Vaisseaux sanguins se forment et se développent est super important pour plein de domaines, comme la médecine et l'ingénierie tissulaire. Les vaisseaux sanguins ont besoin de certaines forces physiques pour grandir, comme la pression et l'étirement causés par le flux sanguin. Ces facteurs aident à façonner les vaisseaux et à créer différentes structures et motifs dans le corps. Même si les signaux naturels qui affectent la croissance des vaisseaux sanguins sont bien compris, utiliser des environnements artificiels dans la recherche permet aux scientifiques de contrôler plus que juste le flux sanguin ; ils peuvent aussi modifier la forme des tissus où les vaisseaux sanguins se développent.

Influence de la forme sur le Développement des vaisseaux sanguins

Pendant le développement des Embryons, des structures comme des tubes et des branches se forment, créant un réseau de vaisseaux sanguins. Des études récentes montrent que les forces physiques, comme la pression et l'étirement, sont essentielles pour guider le développement de ces réseaux. La recherche a révélé que l'agencement des vaisseaux sanguins dans les embryons peut être modifié par des forces extérieures. Ça veut dire qu'en changeant la forme de l'environnement où le tissu se développe, on peut influencer comment les vaisseaux sanguins se forment et s'organisent.

Le concept d'adaptation induite par la forme

Inspirés par la nature, les chercheurs examinent comment façonner l'environnement peut influencer la croissance des vaisseaux sanguins. Par exemple, les arbres peuvent être façonnés en Formes spécifiques en utilisant des moules, et les fruits peuvent aussi prendre des formes uniques lorsqu'ils sont cultivés autour de moules. Cette idée a mené à une technique innovante appelée adaptation vasculaire induite par la forme (SIVA).

Dans cette approche, les scientifiques utilisent des Plateformes spécialement conçues qui imitent des coquilles d'œufs pour faire croître des tissus en développement à partir d'embryons de poulet. Ces plateformes viennent en différentes formes, comme des cercles, des carrés et des triangles, permettant aux chercheurs d'observer comment la forme affecte le développement des vaisseaux sanguins dans l'embryon de poulet.

Méthodologie

Le processus commence par la culture des œufs de poulet fécondés. Après quelques jours d'incubation, les tissus embryonnaires, avec le jaune environnant, sont transférés dans ces formes de coquilles d'œufs conçues. Chaque plateforme est faite d'un matériau qui permet d'observer facilement les vaisseaux sanguins pendant qu'ils se développent.

Différentes formes ont été testées, des cercles simples aux formations plus complexes, pour voir comment l'agencement des vaisseaux sanguins variait. Les chercheurs ont remarqué des différences significatives dans les structures des vaisseaux sanguins en fonction de la forme de la plateforme. Par exemple, certaines formes encourageaient les vaisseaux à grandir plus ou à se ramifier davantage que d'autres.

Observations sur l'organisation vasculaire

Au fur et à mesure que les embryons se développaient, les scientifiques ont pris des instantanés des agencements des vaisseaux sanguins à l'intérieur des différentes plateformes en forme. Il est devenu clair que les vaisseaux sanguins s'adaptaient aux formes des plateformes. Par exemple, dans un environnement circulaire, les vaisseaux gardaient une structure arrondie, tandis que dans des formes carrées et triangulaires, les vaisseaux devenaient plus longs et se ramifiaient différemment.

Les chercheurs ont aussi examiné comment les vaisseaux sanguins étaient positionnés les uns par rapport aux autres. Ils ont noté que les formes circulaires produisaient des agencements plus symétriques, tandis que des formes plus aigües menaient à des motifs plus irréguliers.

Façonner le futur

Pour explorer plus en profondeur ce phénomène, les scientifiques ont créé un appareil prototype capable de changer la forme de la plateforme de coquille d'œuf après que le tissu ait déjà commencé à se développer. En passant d'une forme circulaire à une forme carrée, ils ont observé des effets immédiats sur l'organisation des vaisseaux sanguins. Ce changement de forme a modifié la façon dont les vaisseaux grandissaient en taille et en structure.

Grâce à des mesures précises, ils ont noté que certaines zones du réseau vasculaire répondaient différemment à ce changement de forme, ce qui indique que la forme de l'environnement joue un rôle crucial dans le développement vasculaire.

Importance des découvertes

Ces découvertes ont des implications importantes pour plusieurs domaines. En manipulant la forme des tissus et les forces qui agissent sur eux, les chercheurs peuvent potentiellement guider le développement des vaisseaux sanguins dans des tissus conçus. Ça pourrait mener à des avancées dans la création d'organes artificiels ou à améliorer les processus de guérison dans les traitements médicaux.

L'étude souligne que de simples formes peuvent avoir un impact significatif sur la façon dont les vaisseaux sanguins se forment et s'organisent. Les recherches futures pourraient explorer l'utilisation de formes plus complexes pour mieux imiter les organes naturels, ce qui pourrait mener à des découvertes encore plus significatives dans l'ingénierie tissulaire.

Conclusion

En résumé, la forme de l'environnement où les vaisseaux sanguins se développent est cruciale pour leur croissance et leur organisation. En utilisant des plateformes conçues en forme de coquille d'œuf, les chercheurs ont observé comment les différentes formes influencent les réseaux vasculaires dans les embryons de poulet. Ces découvertes ouvrent de nouvelles pistes pour étudier le développement des vaisseaux sanguins et ont des applications potentielles en médecine et en ingénierie tissulaire.

La recherche met en avant la nécessité d'explorer davantage comment on peut contrôler et diriger la croissance des tissus en utilisant la forme et les forces mécaniques. Alors qu'on continue à comprendre la relation entre la forme et l'organisation vasculaire, on peut développer des stratégies plus efficaces pour créer et manipuler les tissus à l'avenir.

Source originale

Titre: Shape that matters: Yolk geometry spatially modulates developing vascular networks within chick chorioallantoic membrane

Résumé: Controlling the multiscale organization of vasculature within diverse geometries is essential for shaping tissue-specific and organ-specific architectures. Nevertheless, how geometrical characteristics of surrounding tissues influence vessel morphology and blood flow remains unclear. Where the regulation of vascular organization by mechanical signals associated with fluid flow is well known, this study postulates that the organization of developing vasculature can also be regulated by mechanical signals connected to the confinement and thus the deformation of surrounding tissues. To test the Shape-Induced Vascular Adaptation (SIVA) concept, fertilized chicken egg contents containing developing vasculature were cultured within engineered eggshell platforms of different shapes. Our findings demonstrate that the vascularized chick chorioallantoic membrane (CAM) adapts to the shape of engineered eggshell, long before reaching its boundaries. This adaptation affects the organization of the vascular network within the CAM, affecting parameters such as vessel area, branching, orientation, length, diameter and endpoints. Specifically, we observed that sharp corners in the engineered eggshell led to more elongated vascular structures. To further explore the dynamic nature of this phenomenon, a proof-of-concept experiment was performed using a shape-shifting engineered eggshell that deforms the egg content from circle to square shape. Using this shape-shifting prototype, we observed a direct effect of eggshell deformation on the vessel morphology and flow dynamics in a time-dependent manner. Overall, our exovo experimental platform provides a unique opportunity to study how mechanical stimuli such as shape influence the spatial and temporal organization of developing vascularized tissues. By subjecting these tissues to various static and dynamic conditions, we induced both local and global changes in their organization. This class of perturbation provides us with an additional tool which can be used for shaping vascular organization within developing tissues and to engineer tissues with geometrically tunable vessel structures.

Auteurs: Jeroen Rouwkema, P. Padmanaban, D. Wanders, O. K. Katovich, N. Salehi-Nik, S. Levenberg

Dernière mise à jour: 2024-07-19 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.18.604146

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.18.604146.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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