Régénérer le tissu squelettique
La dégénérescence musculo-squelettique et les complications de blessures peuvent motiver des procédures régénératrices. Ces stratégies visent à réparer, restaurer ou rajeunir des éléments squelettiques et les tissus qui leur sont associés, en utilisant des cellules souches et des échafaudages biocompatibles. Dans l'idéal, des échafaudages dotés de facteurs bioactifs soutenant la différenciation des cellules souches en cellules spécifiques de tissus devraient pouvoir répondre aux signaux environnementaux. D'autre part, les biomatériaux des échafaudages devraient faciliter l'interface tissu-implant. Ils pourraient comporter des tiges de titane avec des polymères en masse et de courts peptides auto-assemblés. L'initiative SKELGEN (Establishment of a cross continent consortium for enhancing regenerative medicine in skeletal tissues), financée par l'UE, a réuni des experts éminents de l'UE et de la Nouvelle-Zélande, spécialisés dans la recherche orthopédique. Grâce à une approche multidisciplinaire comprenant la bioingénierie et la modélisation informatique, le consortium a cherché à développer de nouvelles solutions médicales régénératrices pour le squelette humain, dont les os, les cartilages et les tendons/ligaments. L'ingénierie des tissus squelettiques Les chercheurs ont commencé par normaliser les protocoles d'isolement, de caractérisation et d'expansion de cellules souches squelettiques provenant de différentes sources. Ils ont également développé plusieurs plateformes de bio-fabrication pour la conception et la production d'échafaudages poreux spécifiques à certains tissus. Ceux-ci ont été conçus pour fournir le matériau de support et les facteurs de croissance nécessaires à la différenciation dirigée des cellules souches en os, cartilage ou ligament squelettiques produits par ingénierie biologique. Les chercheurs ont visualisé la topologie de construction, réalisé une évaluation mécanique et des tests d'immunogénicité, ainsi qu'une évaluation in vitro des échafaudages en biomatériaux. Des études sur différents modèles animaux ont validé la biocompatibilité et l'efficacité clinique potentielle des constructions générées. L'approche globale de l'ingénierie tissulaire a reposé sur une modélisation informatique. L'objectif était de comprendre les mécanismes de la régénération cellulaire et tissulaire ainsi que l'interaction cellule-échafaudage dans un environnement en trois dimensions. «La modélisation informatique est un nouvel outil de recherche très important pour la compréhension intégrée du comportement des cellules souches, de la croissance des cellules et des besoins en nutriments, ainsi que pour la modélisation des gaz pendant le processus de régénération des tissus», explique le Dr Yang. La traduction clinique La prochaine étape pour l'application clinique de ces dispositifs médicaux candidats a fait l'objet d'une médiation grâce à des contacts avec des chirurgiens orthopédistes et l'industrie. Chose importante, les partenaires estiment que «l'engagement conjoint des chercheurs scientifiques et des cliniciens au tout début de la recherche et du développement pour le passage à l'étape clinique aura des conséquences sociales et économiques considérables sur la communauté». Dans une recherche connexe, des médecins et des chercheurs de l'Université de Southampton ont utilisé en chirurgie de la hanche une structure d'os et de titane. Spécifique au patient, cet implant a été conçu et développé en utilisant une technologie de conception et de fabrication assistées par ordinateur. Les médecins ont utilisé des cellules souches osseuses pour remplacer la perte osseuse et encourager la régénération de tissus à l'arrière et autour de l'implant. Cette technologie de pointe devrait considérablement améliorer les résultats sur les patients. Globalement, SKELGEN est parvenu au terme de sa mission, qui consistait à mettre en place des collaborations intercontinentales solides grâce à l'échange de chercheurs entre des bénéficiaires de l'UE et des partenaires néo-zélandais, des réunions annuelles d'avancement et des ateliers. Les réalisations du projet ont fait l'objet de communications dans des colloques et des conférences d'envergure internationale, ainsi que de publications. Collectivement, ces efforts ont débouché sur des demandes conjointes de subventions ITN de l'UE par les membres du consortium. Au-delà des questions politiques et éthiques, les partenaires de SKELGEN estiment que les innovations dans le domaine de la thérapie par cellules souches peuvent considérablement faire progresser la médecine génératrice. Du fait du vieillissement rapide de la population, ces progrès sont nécessaires aux interventions régénératrices, afin d'améliorer la vie des citoyens et de réduire le coût des soins de santé.
Mots‑clés
Médecine régénérative, échafaudage, SKELGEN, os, modélisation informatique