Avancées dans la production de viande cultivée

La viande cultivée est faite en faisant pousser des cellules animales dans un labo au lieu d'élever du bétail. Cette méthode a le potentiel de régler des problèmes liés à l'éthique, à l'environnement et aux soucis de santé souvent associés à la production de viande traditionnelle.

#Comment on fait de la viande cultivée

Actuellement, pour produire du bœuf cultivé, les scientifiques utilisent surtout des cellules spécifiques prélevées sur des vaches. Ça inclut des cellules myosatellites, qui sont impliquées dans la croissance musculaire, et des cellules souches mésenchymateuses (CSMs), qui peuvent se transformer en différents types de cellules. Mais ces cellules peuvent perdre leur capacité à croître après avoir été cultivées trop longtemps. Même si les scientifiques peuvent faire en sorte que ces cellules continuent de se diviser indéfiniment par des modifications génétiques, ça complique le processus d'approbation pour la sécurité alimentaire. En plus, les cellules souches adultes ont des limites sur les types de cellules qu'elles peuvent devenir. Par exemple, les myosatellites sont principalement dédiées à la formation de muscle, tandis que les CSMs peuvent se développer en plusieurs types de cellules selon leur origine.

D'un autre côté, les cellules souches pluripotentes, comme les cellules souches embryonnaires (CSEs) et les cellules souches pluripotentes induites (CSPIs), peuvent continuer à se diviser indéfiniment et peuvent se transformer en beaucoup de types de cellules. Des avancées récentes ont permis d'obtenir des CSEs bovines stables, et leur culture à grande échelle dans des bioréacteurs spéciaux a été rapportée.

#Défis de la production de viande cultivée

Un grand défi pour créer de la viande cultivée, c'est de produire des steaks structurés au lieu de juste de la viande hachée. Pour avoir la bonne texture et structure, c'est important d'inclure différents types de cellules dans le tissu musculaire. En plus, les tissus ont besoin d'un bon approvisionnement en oxygène et nutriments, souvent fourni via des vaisseaux sanguins ou d'autres structures poreuses.

Le processus actuel pour faire des steaks de bœuf cultivé implique de préparer séparément différents types de cellules avant de les assembler. Ça nécessite des techniques d'ingénierie avancées, comme l'impression 3D ou le co-culture de cellules sur des supports comestibles. Une stimulation mécanique ou électrique est aussi souvent appliquée pour aider à développer la texture musculaire.

Bien que ces méthodes montrent du potentiel, elles ajoutent des étapes supplémentaires au processus de production. Une autre approche serait d'utiliser des cellules souches pluripotentes pour tirer parti de leur capacité à s'auto-organiser et se différencier sans avoir besoin de créer d'abord des types de cellules séparés.

#Induction de la croissance musculaire

Dans des études récentes, des chercheurs ont travaillé sur une méthode pour transformer des CSEs bovines en cellules musculaires. Cela implique une approche par étapes pour transformer ces cellules souches en Fibres musculaires. Au départ, les chercheurs induisent un mésoderme présomatique (PSM) à partir des CSEs et ensuite, ils provoquent la formation de cellules précurseurs musculaires.

Le processus commence par traiter les CSEs bovines avec des agents chimiques spécifiques qui activent certains signaux pendant deux jours. Après ça, les cellules commencent à montrer des marqueurs pour le mésoderme et le mésoderme présomatique, ce qui indique qu'elles sont sur la bonne voie pour se développer en muscle.

Une fois que le PSM a été induit avec succès, les chercheurs utilisent différents facteurs de croissance pour transformer ces cellules en Myoblastes, qui sont les éléments de base du tissu musculaire. En suivant ce protocole, ils peuvent produire non seulement des fibres musculaires mais aussi s'assurer que les cellules musculaires ont des structures similaires à celles trouvées dans la vraie viande.

#Co-induction de cellules musculaires et nerveuses

Les chercheurs ont découvert que les fibres musculaires développées à partir des CSEs bovines montraient des fluctuations de calcium spontanées, un indicateur de l'activité musculaire. Cette activité était liée à des connexions entre les fibres musculaires et les cellules nerveuses, suggérant que des neurones spinaux se formaient aussi au cours du processus.

En examinant les cultures musculaires, les scientifiques ont observé des clusters de neurones mêlés aux fibres musculaires. C'était un signe encourageant, indiquant que des connexions nerveuses, qui sont vitales pour la fonction musculaire, étaient établies. On pense que ces cellules nerveuses peuvent améliorer le développement musculaire en fournissant des signaux nécessaires.

#Co-induction de cellules musculaires et de Cellules endothéliales

Pour faire avancer la production de viande cultivée, les chercheurs ont cherché à induire des cellules musculaires et endothéliales (vaisseaux sanguins) à partir des CSEs bovines en même temps. Créer des vaisseaux sanguins est critique pour que les tissus musculaires plus gros puissent prospérer, car ils ont besoin d'un moyen de recevoir de l'oxygène et des nutriments. Fait intéressant, certaines cellules endothéliales peuvent aussi provenir des mêmes cellules PSM qui forment le muscle.

Dans cette démarche, les chercheurs ont continué de traiter les cellules PSM avec des facteurs de croissance spécifiques pour promouvoir la formation des cellules musculaires et endothéliales. Avec le temps, ils ont observé que les cellules endothéliales créaient des réseaux interconnectés, similaires aux vaisseaux sanguins naturels.

Ces découvertes sont significatives car elles ouvrent la voie à des cultures de viande plus complexes qui peuvent maintenir à la fois la structure musculaire et fournir du sang comme dans le vrai tissu animal.

#Induction de muscle dans des cultures 3D

Dans le but de produire des structures plus complexes, les chercheurs ont exploré comment créer des fibres musculaires dans des cultures tridimensionnelles. Ils ont formé des agrégats de cellules PSM et ont fourni un soutien supplémentaire grâce à des matériaux qui aident à maintenir la structure.

Tout au long de ce processus, les fibres musculaires ont continué de se développer, et encore une fois, les neurones étaient trouvés à leurs côtés. Les chercheurs ont noté que la taille des agrégats affectait les types de cellules qui se développaient. Des agrégats plus petits menaient à une plus grande proportion de cellules musculaires et neuronales, tandis que des agrégats plus grands voyaient une diminution de ces types.

#Co-induction de muscles et de structures vasculaires en 3D

Enfin, les chercheurs ont mis en œuvre une méthode pour créer des tissus 3D incluant à la fois des réseaux musculaires et de vaisseaux sanguins à partir de CSEs bovines. Cela a été fait en créant des agrégats de cellules PSM et en les traitant avec les facteurs de croissance nécessaires. Les structures résultantes ont maintenu leur taille et affiché des vaisseaux sanguins interconnectés aux côtés des fibres musculaires.

Ce système a révélé que les réseaux endothéliaux développaient un motif qui s'étendait à travers les agrégats, ce qui est essentiel pour l'apport de nutriments au sein du tissu. L'approche a également permis d'affiner la formation du réseau pour assurer un bon fonctionnement.

#Avancer

La recherche montre que les CSEs bovines peuvent servir de source fiable pour produire du bœuf cultivé. Les méthodes d'induction de divers types de cellules et l'auto-organisation des tissus conduisent à un processus de production de viande plus efficace. Les protocoles décrits peuvent produire des résultats dans un délai relativement court sans utiliser de sérum.

Malgré les progrès, des défis demeurent, notamment en ce qui concerne les coûts élevés des matériaux utilisés dans les processus d'induction. Trouver des moyens de réduire ces coûts, peut-être en produisant des composants en masse ou en développant des alternatives moins chères, sera essentiel pour l'avenir de la viande cultivée.

Le développement de tissus 3D contenant des muscles, des nerfs et des vaisseaux sanguins marque une étape cruciale dans la technologie de la viande cultivée. Cette approche diffère des méthodes précédentes qui impliquaient des préparations séparées de cellules ou des modifications génétiques.

La stimulation des cellules musculaires par les neurones spinaux introduits offre un potentiel pour une meilleure maturation musculaire. Cependant, un développement supplémentaire sera nécessaire pour s'assurer que les vaisseaux sanguins fonctionnent correctement et que les connexions neuromusculaires sont correctement formées.

Les chercheurs proposent que la co-induction de plusieurs types de cellules et l'auto-organisation pourraient être une voie réussie pour produire des steaks de bœuf cultivé. Cette méthode pourrait compléter les techniques d'ingénierie, permettant de créer des structures de viande plus complexes à l'avenir.

#Conclusion

Le chemin pour créer des steaks de bœuf cultivé évolue. La combinaison de divers types de cellules issues des CSEs bovines peut mener à un système de production de viande plus durable et éthique. À mesure que les techniques s'améliorent et que les coûts diminuent, les possibilités pour la viande cultivée comme nouvelle source de nourriture pourraient changer notre vision de la consommation et de la production de viande.