Des implants bioactifs contre la dégénérescence articulaire
Le genou est une articulation complexe, vulnérable à diverses blessures. Les défauts ostéochondraux, liés à des dommages au cartilage articulaire et à l’os sous-jacent, sont particulièrement préoccupants. De nombreuses anomalies ostéochondrales chez les personnes âgées actives sont imputables à une lente détérioration du cartilage et, comme l’osthéoarthrite, peuvent s’étendre si elles ne sont pas traitées. «Les premiers stades sont généralement traités par une supplémentation en protéines, des médicaments anti-inflammatoires et des injections d’acide hyaluronique dans l’articulation», explique Eva Filova, coordinatrice du projet iP-OSTEO, de l’Institut de médecine expérimentale de l’Académie tchèque des sciences. Les traitements chirurgicaux actuels impliquent diverses techniques de greffe et d’implantation. En cas d’échec, l’arthroplastie totale, une procédure coûteuse et hautement intrusive, demeure la dernière option.
Des substances bioactives qui contribuent à la régénération du cartilage
Afin d’éviter ce scénario, les scientifiques ont cherché des moyens d’optimiser la régénération cellulaire et d’arrêter la progression de l’osthéoarthrite, en utilisant des biomatériaux sans cellules. Ceux-ci peuvent prévenir ou considérablement retarder l’arthroplastie totale, en libérant des substances bioactives. Le projet iP-OSTEO, qui était soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, entendait faire progresser la recherche dans ce domaine. «Ses principaux objectifs consistaient notamment à développer des échafaudages biodégradables contenant des substances bioactives pour favoriser la formation de cartilage et de tissu osseux», explique Eva Filova. «Ces substances induisent des cellules souches pluripotentes (iPSC) et/ou des cellules souches mésenchymateuses (MSC).» Les iPSC peuvent être préparées en reprogrammant des cellules animales ou humaines différenciées. Celles-ci peuvent prendre de nombreuses formes dans l’organisme, dont plus de 200 types de cellules différents. De même, les CSM peuvent se transformer en divers types de cellules, dont des cellules osseuses et cartilagineuses. L’équipe a également voulu améliorer les tests in vitro et précliniques de ces échafaudages, et trouver des moyens d’augmenter le développement en vue d’une utilisation clinique.
Un substitut composite pour le traitement des anomalies osseuses
Le projet a fait progresser SmartBonePep, un nouveau substitut osseux composite destiné à la régénération des anomalies osseuses. Les échafaudages SmartBonePep sont biodégradables et contiennent des molécules bioactives qui stimulent les CSM à produire la matrice osseuse. «SmartBonePep pourrait avoir des applications dans divers contextes cliniques, sous réserve d’un développement plus poussé et d’approbations réglementaires», confie Eva Filova. Le projet a également développé une nouvelle chambre imprimée en 3D pour un bioréacteur destiné à la culture cellulaire dynamique sur des échafaudages. Il s’est fixé pour objectif de poursuivre le développement de ce système et de le commercialiser. «Nous avons pu développer des échafaudages nanofibreux composites sans cellules qui stimulent la régénération ostéochondrale chez le lapin», ajoute-t-elle. «Nous avons testé différents échafaudages 3D à base d’hydrogels ou de mousses à l’aide de suppléments bioactifs.»
Libération contrôlée de composés bioactifs
Eva Filova espère que cette recherche pionnière sur la libération contrôlée de composés bioactifs à partir d’échafaudages ouvrira de nouvelles voies de soins et réduira le nombre d’arthroplasties. Le projet procédera ensuite à des études précliniques et cliniques sur l’échafaudage SmartBonePep, afin de tester son efficacité chez les animaux et les patients. Tout aussi important, le projet impliquait une mise en réseau, une formation et des détachements pour les chercheurs en début de carrière. Au total, plus de 200 détachements ont pu être effectués, contribuant à l’intégration d’acteurs universitaires et industriels dans toute l’Europe. Sept entreprises et sept institutions universitaires ont été impliquées. Cette nouvelle génération de scientifiques va à présent poursuivre cet important travail, et transformer la façon dont nous abordons et traitons les lésions du cartilage et des os tout en améliorant la qualité de vie des patients.
Mots‑clés
iP-OSTEO, cartilage, os, bioactif, implants, osthéoarthrite, genoux
