Un voyage dans l’espace intérieur

Un voyage dans l’espace intérieur avec Molly Stevens

Par Cytiva

Rencontrez la créatrice de découverte Molly Stevens. Un scientifique explorant la frontière entre la matière vivante et non vivante. Molly travaille à l’échelle nanométrique, un million de fois au-delà de la portée de l’œil humain, pour augmenter les pouvoirs de réparation du corps.


Caricature de l'astronaute

Des pas de géant sont ce qu’elle fait

Un voyage dans l’espace intérieur avec Molly Stevens

Les percées scientifiques sont de toutes formes et de toutes tailles. Le petit pas de Neil Armstrong était littéral et très visible. La professeure Molly Stevens, quant à elle, fait d’énormes progrès figuratifs à une échelle incroyablement petite. L’échelle nanométrique pour être précis, où un brin d’ADN humain (2,5 nanomètres de diamètre) est gérable et une feuille de papier (100 000 nanomètres d’épaisseur) semble monstrueuse.

En tant que professeur de matériaux biomédicaux et de médecine régénérative à l’Imperial College, Molly dirige le Stevens Group : un groupe diversifié de chercheurs travaillant à la frontière entre la matière vivante et non vivante.

Dans ce monde étrange, un million de fois au-delà de la portée de l’œil nu, Molly et son équipe conçoivent des matériaux qui aident le corps à se guérir.

Après avoir étudié la pharmacie à l’Université de Bath et obtenu un doctorat de l’Université de Nottingham, Molly a passé du temps au Massachusetts Institute of Technology (MIT). En 2004, elle a rejoint l’Imperial College et a depuis repoussé les limites de la science, recevant plus de 30 récompenses en cours de route.

Au cours d’une discussion animée, Molly a révélé ses motivations pour s’attaquer à des problèmes aussi complexes, pourquoi elle trouve la science tellement plus agréable en tant que sport d’équipe et comment la découverte à l’échelle nanométrique est aussi excitante que de marcher sur la lune.

Le groupe Stevens est à la pointe de la médecine régénérative et la couverture médiatique de votre travail ne manque pas. Au-delà des gros titres, à quoi ressemble la vie dans votre laboratoire ?

Mon laboratoire est un peu inhabituel dans la mesure où je m’intéresse beaucoup à la science fondamentale, je me penche vraiment sur l’organisation des tissus à l’échelle nanométrique, mais je suis également très motivé par la façon dont la science que nous faisons peut avoir un impact sur la vie des gens. Je me sens donc chanceux d’avoir cet équilibre entre la science fondamentale et la science très appliquée.

Beaucoup de gens pensent qu’un scientifique est quelqu’un qui travaille de manière isolée, tard dans la nuit dans un laboratoire, faisant la découverte « eureka ». Pour moi, ce n’est pas comme ça. C’est vraiment un travail d’équipe. Mon équipe me motive énormément. Ce sont des gens absolument merveilleux.

Ils sont scientifiquement incroyablement intelligents et viennent de nombreuses disciplines différentes. J’ai des chirurgiens, des chimistes, des ingénieurs biologistes cellulaires. Travailler ensemble est une manière beaucoup plus efficace et agréable d’aborder les problèmes scientifiques. Beaucoup de gens postulent pour rejoindre notre groupe, il y a donc un large bassin à choisir. Je peux vraiment être sélectif quant aux personnes que nous engageons et m’assurer qu’il ne s’agit pas seulement de grands scientifiques mais aussi de grands êtres humains.Caricature de cerveau et de coeurs

Vous travaillez en étroite collaboration avec vos collègues scientifiques sur de longues périodes. Quelles qualités recherchez-vous lorsque vous recrutez ?

La créativité est extrêmement importante. Vous devez être capable de penser à des manières innovantes d’aborder des problèmes très complexes. Pour moi, la créativité consiste aussi à rassembler différentes idées, donc le total est supérieur à la somme des composants. Par exemple, associer la chimie à la biologie cellulaire d’une manière qui n’a jamais été envisagée auparavant. Mais la compassion est aussi très importante. Être prévenant et ouvert d’esprit envers les membres de votre équipe.

C’est un groupe amical, donc quand les gens se joignent pour la première fois, je pense que c’est un peu comme assister à une conférence très excitante. Il y a beaucoup de sciences intéressantes en cours, il y a beaucoup de choses à comprendre. J’aime aussi le fait que les personnes qui passent par mon groupe réussissent très bien. Diriger leurs propres groupes dans le milieu universitaire ou créer des entreprises. C’est un merveilleux héritage.

Votre approche de la médecine régénérative, qui consiste essentiellement à créer un petit laboratoire à l’intérieur du corps humain, est innovante et fascinante. Comment ce concept est-il né ?

Dans le cadre de mon post-doctorat, je travaillais dans un groupe où nous avons imaginé cette nouvelle approche pour régénérer les tissus du corps. L’idée était d’exploiter la capacité de régénération des cellules souches en mettant des gels que j’avais conçus en laboratoire directement à l’intérieur du corps.

C’est une approche que nous avons appelée le bioréacteur In Vivo. En utilisant le corps lui-même pour aider au processus de réparation, vous disposez d’un environnement contrôlé où vous pouvez activer les cellules souches in situ et obtenir un type de régénération vraiment naturel. Et, dans le premier cas, produire d’énormes quantités d’os.

Pour les non-scientifiques, l’échelle nanométrique est difficile à imaginer. Comment le décririez-vous et qu’avez-vous appris en travaillant cellule par cellule ?

Si vous preniez le soleil et le réduisiez à la taille d’un ballon de football, vous preniez ensuite ce ballon de football et le réduisiez à nouveau du même montant. Vous en arrivez maintenant au domaine à l’échelle nanométrique auquel nous pensons.

Quand je pense même à une seule cellule, elle a un niveau de complexité presque incompréhensible. Je suis époustouflé par cela et par la puissance du corps à se réparer, c’est absolument incroyable. Le corps est comme un conducteur. Il doit rassembler toutes ces pièces complexes afin de réparer les tissus exactement de la bonne manière.

La complexité de la façon dont les cellules peuvent communiquer entre elles et créer ce mécanisme orchestré de réparation des tissus, c’est fascinant. C’est quelque chose que nous commençons seulement à imiter artificiellement.Caricature de mégaphone et de cellule

Les matériaux d’ingénierie qui coopèrent avec les propres systèmes cellulaires du corps ressemblent presque à de la science-fiction. Pouvez-vous nous en dire plus sur leur fonctionnement ?

Si vous pensez à une fracture osseuse ou si vous avez un foie légèrement endommagé, par exemple, le corps peut se réparer incroyablement bien. Mais, parfois, vous avez une fracture trop grosse ou le tissu est tout simplement trop endommagé. Nous progressons dans la conception de matériaux capables d’exploiter le processus de réparation de la carrosserie.

Le fait que nous puissions maintenant concevoir des matériaux capables de s’intégrer à cette complexité et de l’influencer. Et créez de nouveaux tissus qui s’intègrent parfaitement aux tissus que vous avez déjà dans le corps. C’est une science vraiment étonnante.

Nous en apprenons encore beaucoup sur la façon dont les cellules interagissent avec les matériaux artificiels. Par exemple, une cellule souche réagit différemment à un matériau rigide imprimé en 3D par rapport à un matériau souple semblable à un gel et forme des types de tissus spécialisés.

Ensuite, nous savons que d’autres choses sont importantes, comme la chimie et la signalisation provenant d’autres types de cellules, ainsi que la nanostructuration et la microstructuration du matériau lui-même. Les différentes caractéristiques techniques que vous mettez dans un matériau ont en fait des effets biologiques très profonds.

Nous avons également travaillé avec des collaborateurs pour concevoir des matériaux qui ressemblent presque à de minuscules aiguilles. Vous pouvez les faire interagir avec des cellules individuelles mais avec des dizaines et des dizaines d’aiguilles par cellule individuelle. Vous pouvez les utiliser pour mesurer les biochimies complexes qui se déroulent dans la cellule, et également introduire des molécules dans la cellule, et avec une résolution sans précédent.

Quel est l’impact potentiel de votre recherche pour les individus et aussi pour la santé mondiale ?

Il y a tellement de potentiel. Imaginez, lorsque vous avez une crise cardiaque ou une jambe cassée. Si vos genoux s’usent ou si votre fonction cérébrale commence à se détériorer. Si vous pouvez utiliser la médecine régénérative pour réparer le corps et ramener ces tissus à ce stade sain, comme vous pouvez l’imaginer, cela changerait complètement la qualité de vie des gens.

J’ai aussi fait de très belles collaborations avec différents groupes en Afrique. Nous concevons des matériaux qui peuvent très bien fonctionner mais qui peuvent également être disponibles à un prix accessible. Cela le rend utile à beaucoup plus de gens. Je suis extrêmement concentré sur la façon dont la recherche que nous faisons peut avoir un impact important dans un contexte de santé mondiale. Je ne veux pas que notre groupe travaille sur des choses qui ne profitent qu’au monde développé.

Beaucoup de gens s’accordent à dire que le corps humain est la machine la plus complexe sur Terre. Pensez-vous que nous le comprendrons jamais complètement?

Il y a encore tant à apprendre dans ce domaine. Nous progressons tout le temps. Les gens commencent à penser davantage à cette organisation des tissus. Si vous considérez les tissus à grande échelle, vous pourriez penser, par exemple, que les os sont assez durs ou que le cerveau est assez mou.

Mais ce qui nous intéresse vraiment, c’est de comprendre ce qui se passe lorsque vous zoomez sur la structure de ces tissus. Que se passe-t-il avec les fibres ou la matrice dans le tissu et comment les cellules interagissent-elles avec elles. Nous développons de nouveaux types de techniques d’imagerie afin de pouvoir examiner cette structure et essayer de recréer cette complexité.

Qu’est-ce qui vous a poussé à passer de la science fondamentale à la médecine régénérative ?

J’ai découvert ce domaine alors que je faisais un doctorat en biophysique à molécule unique. Vers la fin de mon doctorat, j’ai assisté à une conférence donnée par un professeur aux États-Unis, Bob Langer. Il présentait certains des travaux étonnants qu’ils faisaient sur la médecine régénérative et montrait des photos d’un petit garçon qui souffrait d’une grave insuffisance hépatique.

J’ai trouvé très motivant de penser que vous pourriez utiliser la science pour vous aider dans cette situation. Cela m’a amené à faire mes recherches post-doctorales dans ce domaine. Il m’a inspiré à réfléchir à des problèmes cliniques très importants. Résoudre des défis qui n’ont pas été résolus. Et c’est quelque chose que nous continuons maintenant dans mon laboratoire à Londres.Conduire un dessin animé de moto

Vous avez déjà accompli tant de choses, mais à quoi ressemble l’avenir des matériaux biomédicaux et de la médecine régénérative ?

Nous sommes vraiment intéressés par la conception de matériaux que nous pouvons utiliser pour nous aider à détecter les maladies. Que ce soit un cancer ou une maladie cardiaque, ou même une maladie infectieuse. Nous développons des nanoparticules qui pourraient se lier à une protéine qui pourrait être libérée par, disons, un virus. Nos particules émettent alors un signal et nous savons que le patient a cette infection particulière.

Nous développons des tests qui ressemblent un peu à un test de grossesse standard, sauf qu’ils peuvent être beaucoup plus sensibles. Nous sommes intéressés à amener ces tests sur le terrain où ils peuvent être lus par un téléphone portable. Ainsi, les personnes qui n’ont peut-être pas accès à une clinique, mais qui pourraient quand même avoir accès à un téléphone portable, pourraient faire lire leurs tests. Si vous pouvez détecter les maladies plus tôt, cela fait une énorme différence pour le pronostic.

La science n’est pas que des percées incroyables. Comment vivez-vous l’échec ?

C’est comme si je disais à mes élèves : quand on obtient un résultat inattendu, il ne faut pas le voir comme une défaite. Les expériences qui ne fonctionnent pas sont rarement un échec car vous pouvez toujours apprendre quelque chose afin de pouvoir passer à la prochaine étape de la science. Il s’agit de la pensée positive et de la façon dont vous pouvez utiliser un résultat inattendu à votre avantage.

Vous avez décrit le plaisir de travailler en équipe, mais en guise de dernière réflexion, quel est le plaisir personnel d’être un scientifique ?

Pour moi, être scientifique est un privilège. Vous êtes capable de faire ce qui est essentiellement un passe-temps au quotidien. Et la première fois que vous voyez une nouvelle science, c’est électrisant. Vous faites quelque chose que personne d’autre n’a fait auparavant. Et vous communiquerez cela à d’autres personnes mais, en fin de compte, vous êtes la première personne à acquérir cette connaissance. Pour moi, c’est comme ce que ça doit faire de marcher sur la lune.

La capacité de réparer les tissus cardiaques et cérébraux se situe dans le futur, mais peut-être pas trop loin. À l’heure actuelle, alors que le monde est en proie à une pandémie, Molly travaille sur un test COVID-19 portable qui peut détecter le coronavirus tôt, même chez les personnes asymptomatiques. Avec tant de choses encore à découvrir à l’échelle nanométrique, nous ne pouvons qu’anticiper les nouvelles merveilles que Molly Stevens rapportera de son exploration continue de l’espace intérieur.

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