Les cellules cardiaques ont tendance à s'auto-organiser

Dans le cœur, certaines cellules perdent périodiquement leur capacité à conduire l'influx cardiaque. Afin de ne pas perturber l'activité cardiaque, les cardiomyocytes sont capables de former un système de conduction ramifié distinct.

Les cardiomyocytes sont responsables de la fonction contractile du cœur. Il s'agit de cellules spécifiques capables de générer et de transmettre des impulsions électriques. Cependant, outre ces structures, le tissu cardiaque est constitué de cellules conjonctives qui ne transmettent pas l'onde d'excitation, comme les fibroblastes.

Normalement, les fibroblastes maintiennent la structure du cœur et participent à la cicatrisation des tissus endommagés. Lors d' une crise cardiaque ou d'autres blessures et maladies, certains cardiomyocytes meurent: leurs cellules se remplissent de fibroblastes, formant ainsi une cicatrice tissulaire. Une accumulation importante de fibroblastes aggrave le passage d'une onde électrique: cette affection est appelée cardiofibrose en cardiologie.

Les cellules incapables de conduire une impulsion bloquent l'activité normale du cœur. L'onde contourne alors l'obstacle, ce qui peut entraîner une voie d'excitation circulatoire: une onde spirale rotationnelle se forme. Cet état est appelé inversion de l'impulsion – c'est ce qu'on appelle la réentrée, qui provoque le développement d'un trouble du rythme cardiaque.

Il est très probable que les fibroblastes à haute densité provoquent la formation d'un accident vasculaire cérébral inversé pour les raisons suivantes:

- les cellules non conductrices ont une structure hétérogène;

- un grand nombre de fibroblastes formés constituent une sorte de labyrinthe pour les flux d'ondes, qui sont obligés de suivre un chemin plus long et plus courbé.

La densité maximale des structures fibroblastiques est appelée seuil de percolation. Cet indicateur est calculé à l'aide de la théorie de la percolation, une méthode mathématique permettant d'évaluer l'émergence de connexions structurelles. Ces connexions sont actuellement des cardiomyocytes conducteurs et non conducteurs.

Selon les calculs des scientifiques, le tissu cardiaque devrait perdre sa capacité conductrice lorsque le nombre de fibroblastes augmente de 40 %. Il est à noter qu'en pratique, la conductivité est observée même lorsque le nombre de cellules non conductrices augmente de 70 %. Ce phénomène est associé à la capacité des cardiomyocytes à s'auto-organiser.

Selon les scientifiques, les cellules conductrices organisent leur propre cytosquelette au sein du tissu fibreux, de manière à pouvoir former un syncytium commun avec d'autres tissus cardiaques. Les spécialistes ont évalué le passage d'une impulsion électrique dans 25 échantillons de tissu conjonctif présentant différents pourcentages de structures conductrices et non conductrices. Un pic de percolation de 75 % a ainsi été calculé. Parallèlement, les scientifiques ont constaté que les cardiomyocytes n'étaient pas disposés de manière chaotique, mais organisés en un système conducteur ramifié. Aujourd'hui, les chercheurs poursuivent leurs travaux sur ce projet: leur objectif est de créer de nouvelles méthodes pour éliminer les arythmies, basées sur les informations obtenues lors des expériences.

Les détails du travail peuvent être trouvés sur journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1006597