Réparer les os avec des cellules souches
Publié par Isabelle le 09/04/2018 à 12:00
Source et illustration: CNRS/Université Paris-Diderot
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 de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la...) sur les relations matrice extracellulaire-cellule (2). Cet hydrogel évite la mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique...) 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 symbolisé par Glc. Il est directement assimilable par l'organisme.) dont elles ont besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes...).


L'autogreffe (Une autogreffe est une greffe où donneur et receveur sont la même personne. Le taux de réussite de ce type de greffe est maximal, étant donné que le complexe majeur...) 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 obtient en divisant la durée durant laquelle ledit équipement ou...) 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 « conduire » - est :) thérapeutique (La thérapeutique (du grec therapeuein, soigner) est la partie de la médecine qui étudie et applique le traitement des maladies.) 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 (Graphie) 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 (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) 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 recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant...) au Laboratoire de bioingéniérie et biomécanique 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 généralement, en dehors de l'organisme vivant ou de la cellule. Un exemple est la fécondation in vitro...), puis confirmé in vivo (In vivo (en latin : « au sein du vivant ») est une expression latine qualifiant des recherches ou des examens pratiqués sur un organisme vivant, par opposition à in vitro ou ex vivo. Les essais cliniques...) chez la souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus,...). 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 d'abaisser l'énergie d'activation d'une réaction et d'accélérer jusqu'à des millions...) 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 d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise...) 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 responsabilité de la construction et au contrôle des équipements...) 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 production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment...) 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 (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de la Marne et de la Seine en...) Diderot, déposé le 24 octobre 2014
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