Comment l'électricité peut guérir les blessures trois fois plus vite

Les plaies chroniques sont un problème de santé majeur pour les patients diabétiques et les personnes âgées – dans des cas extrêmes, elles peuvent même conduire à une amputation. À l’aide de la stimulation électrique, des chercheurs d’un projet de l’Université de technologie Chalmers, en Suède, et de l’Université de Fribourg, en Allemagne, ont mis au point une méthode qui accélère le processus de guérison, permettant aux plaies de guérir trois fois plus rapidement.

Il y a un vieux dicton suédois qui dit qu’il ne faut jamais négliger une petite blessure ou un ami dans le besoin. Pour la plupart des gens, une petite plaie n’entraîne pas de complications graves, mais de nombreux diagnostics courants rendent la cicatrisation beaucoup plus difficile. Les personnes atteintes de diabète, de lésions médullaires ou d’une mauvaise circulation sanguine ont une capacité de cicatrisation réduite. Cela signifie un plus grand risque d’infection et de plaies chroniques, ce qui, à long terme, peut entraîner des conséquences aussi graves que l’amputation.

Aujourd’hui, un groupe de chercheurs de Chalmers et de l’Université de Fribourg ont mis au point une méthode utilisant la stimulation électrique pour accélérer le processus de guérison.

“Les plaies chroniques sont un énorme problème de société dont nous n’entendons pas beaucoup parler. Notre découverte d’une méthode qui peut guérir les plaies jusqu’à trois fois plus rapidement peut changer la donne pour les diabétiques et les personnes âgées, entre autres, qui souffrent souvent beaucoup des blessures qui ne cicatrisent pas », explique Maria Asplund, professeure agrégée de bioélectronique à l’Université de technologie de Chalmers et responsable de la recherche sur le projet.

Guidage électrique des cellules pour une guérison plus rapide

Les chercheurs ont travaillé à partir d’une vieille hypothèse selon laquelle la stimulation électrique de la peau endommagée peut être utilisée pour guérir les plaies. L’idée est que les cellules de la peau sont électrotactiques, ce qui signifie qu’elles « migrent » de manière directionnelle dans les champs électriques. Cela signifie que si un champ électrique est placé dans une boîte de Pétri avec des cellules de peau, les cellules arrêtent de se déplacer de manière aléatoire et commencent à se déplacer dans la même direction. Les chercheurs ont étudié comment ce principe peut être utilisé pour guider électriquement les cellules afin d’accélérer la cicatrisation des plaies. À l’aide d’une minuscule puce technique, les chercheurs ont pu comparer la cicatrisation des plaies dans une peau artificielle, en stimulant une plaie avec de l’électricité et en laissant une cicatriser sans électricité. Les différences étaient frappantes.

“Nous avons pu montrer que la vieille hypothèse sur la stimulation électrique pouvait être utilisée pour accélérer la cicatrisation des plaies. Afin d’étudier exactement comment cela fonctionne pour les plaies, nous avons développé une sorte de biopuce sur laquelle nous avons cultivé des cellules de la peau, que nous avons ensuite fait de minuscules plaies. Ensuite, nous avons stimulé une plaie avec un champ électrique, ce qui a clairement conduit à sa guérison trois fois plus rapide que la plaie qui a cicatrisé sans stimulation électrique », explique Maria Asplund.

Un espoir pour les patients diabétiques

Dans l’étude, les chercheurs se sont également concentrés sur la cicatrisation des plaies en rapport avec le diabète, un problème de santé croissant dans le monde. Selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS) et la Fédération internationale du diabète, un adulte sur 11 souffre aujourd’hui d’une forme de diabète.

“Nous avons examiné des modèles de plaies diabétiques et cherché à savoir si notre méthode pouvait être efficace même dans ces cas. Nous avons constaté que lorsque nous imitons le diabète dans les cellules, les plaies sur la puce guérissent très lentement. Cependant, avec la stimulation électrique, nous pouvons augmenter la vitesse de guérison afin que les cellules affectées par le diabète correspondent presque à des cellules cutanées saines », explique Asplund.

Traitement individualisé la prochaine étape

Les chercheurs de Chalmers ont récemment reçu une importante subvention qui leur permettra de poursuivre leurs recherches dans le domaine et, à long terme, de développer des produits de cicatrisation pour les consommateurs sur le marché. Des produits similaires sont déjà sortis, mais des recherches plus fondamentales sont nécessaires pour développer des produits efficaces qui génèrent une intensité de champ électrique suffisante et stimulent de la bonne manière pour chaque individu. C’est là qu’Asplund et ses collègues entrent en scène :

“Nous examinons maintenant comment différentes cellules cutanées interagissent pendant la stimulation, pour nous rapprocher d’une plaie réaliste. Nous voulons développer un concept pour pouvoir ‘scanner’ les plaies et adapter la stimulation en fonction de la plaie individuelle. Nous sommes convaincu que c’est la clé pour aider efficacement les personnes souffrant de plaies à cicatrisation lente à l’avenir », déclare Asplund.

En savoir plus sur l’étude  :

• “La cicatrisation bioélectronique microfluidique des plaies  : une plate-forme d’étude de la stimulation par courant direct des collectifs de cellules blessées” a été publiée dans la revue Lab on a Chip. L’article a été écrit par Sebastian Shaner, Anna Savelyeva, Anja Kvartuh, Nicole Jedrusik, Lukas Matter, José Leal et Maria Asplund. Les chercheurs travaillent à l’Université de Fribourg en Allemagne et à l’Université de technologie Chalmers

• Dans leur étude, les chercheurs ont montré que la cicatrisation des plaies sur une peau artificielle stimulée par un courant électrique était trois fois plus rapide que sur une peau qui cicatrisait naturellement. Le champ électrique était faible, environ 200 mV/mm, et n’avait pas d’impact négatif sur les cellules
• La méthode développée par les chercheurs est basée sur une biopuce microfluidique sur laquelle une peau artificielle peut être cultivée, stimulée par un courant électrique et étudiée de manière efficace et contrôlée. Le concept permet aux chercheurs de mener plusieurs expériences en parallèle sur la même puce
• Le projet de recherche a débuté en 2018 et est financé par le Conseil européen de la recherche (ERC). Le projet a récemment obtenu un financement supplémentaire afin que la recherche puisse se rapprocher un peu plus du marché et du bénéfice des patients