Réparer les os avec des cellules souches

L'utilisation de cellules souches pour la réparation osseuse devient possible grâce à un hydrogel nourricier développé par des chercheurs du laboratoire de Bioingéniérie et biomécanique ostéoarticulaire (1), en collaboration avec des membres de l'Equipe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) sur les relations matrice extracellulaire-cellule (2). Cet hydrogel évite la mort des cellules souches après implantation (Le mot implantation peut avoir plusieurs significations :) en leur délivrant le glucose (Le glucose est un aldohexose, principal représentant des oses (sucres). Par convention, il est...) dont elles ont besoin.


L'autogreffe osseuse est la technique chirurgicale de référence pour la réparation des os. Mais elle a des limites (effets secondaires, disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on...) de greffons chez l'enfant, qualité du greffon chez la personne âgée...). Une autre voie est explorée depuis des années: l'utilisation de cellules souches mésenchymateuses (CSM), qui ont la capacité de se différencier en cellules osseuses. Mais jusqu'à présent cette stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie...) thérapeutique (La thérapeutique (du grec therapeuein, soigner) est la partie de la médecine qui...) restait moins efficace que l'autogreffe, en raison de la mort massive (Le mot massif peut être employé comme :) des CSM après implantation, liée au manque de vascularisation de l'implant (ischémie locale). Des chercheurs ont mis au point un hydrogel nouricier (3) qui assure la survie des cellules souches après implantation jusqu'à la revascularisation de l'implant.

Mais avant de développer cet hydrogel, les chercheurs ont fait une découverte majeure. "Ce n'est pas le manque d'oxygène qui provoque la mort des cellules souches privées d'apport sanguin, mais le manque de nutriments", explique Hervé Petite, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) au Laboratoire de bioingéniérie et biomécanique (La biomécanique est l'exploration des propriétés mécaniques des organismes...) ostéoarticulaire (1). En effet, les cellules CSM survivent et restent fonctionnelles en l'absence d'oxygène, pourvu qu'on leur fournisse du glucose. Ce résultat surprenant a été démontré in vitro (In vitro (en latin : « dans le verre ») signifie un test en tube, ou, plus...), puis confirmé in vivo (In vivo (en latin : « au sein du vivant ») est une expression latine...) chez la souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant...). De plus, la présence de glucose accélère la revascularisation de la zone péri-implantaire.

Dans le cadre d'un programme de maturation financée par la SATT IDF innov (2 ans, 170 k€), les chercheurs ont alors mis au point un hydrogel nourricier dont le rôle est de délivrer du glucose aux CSM implantées. Il contient un polymère du glucose et une enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant...) qui hydrolyse le polymère. La délivrance progressive du glucose ainsi obtenue peut être prolongé en encapsulant l'enzyme dans des nanoparticules. Les deux équipes étudient ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) différentes formulations de l'hydrogel, en modifiant le couple polymère/enzyme, afin de moduler la durée de délivrance du glucose selon l'application qui est visée. Au-delà de la réparation osseuse, le même principe pourrait être appliqué plus largement à l'ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la...) tissulaire à partir de cellules souches lorsque les volumes de tissus à régénérer sont significatifs.

Contact chercheur:
Hervé Petite - Laboratoire de bioingénierie et biomécanique ostéo-articulaires - Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) Paris-Diderot

Note:
(1) CNRS/Université Paris-Diderot
(2) Université de Cergy-Pontoise
(3) Brevet EP14306700, en copropriété CNRS/Inserm/Université de Cergy-Pontoise/Université Paris Diderot, déposé le 24 octobre 2014