Réparer une articulation grâce aux cellules souches

Des chercheurs américains de la Columbia University à New York ont mis au point une technique très innovante pour réparer des articulations endommagées. Ces résultats, détaillés dans la revue médicale britannique The Lancet1, laissent entrevoir tous le potentiel des cellules souches en matière d’ingénierie tissulaire.

Régénération d'une articulation. 1. Echafaudage reproduisant la forme de l'articulation. 2. Croissance cellulaire après infusion dans une solution contenant des facteurs de croissance. 3. La même structure sans facteurs de croissance. 4. Régénération de l'os et du cartilage.

Echafaudage tri-dimensionnel

Les chirurgiens ont actuellement recours à des prothèses faites avec des matériaux en titanium pour remplacer une articulation. Ces prothèses fonctionnent très bien mais ont une durée de vie limitée, généralement à 10-15 ans. Les chercheurs américains démontrent la faisabilité d’une technique tout à fait innovante. Ils ont en effet réussi chez l’animal, à partir d’un échafaudage tri-dimensionnel qui a la forme de l’articulation, à reconstituer le cartilage en se servant des cellules souches de l’animal.

Les expériences ont été réalisées sur des lapins. L’échafaudage (photo 1) a été infusé dans une solution comportant des facteurs de croissance. La structure a été ensuite implanté sur l’animal suivant la même procédure que celle adoptée pour implanter une prothèse en titanium. Les cellules souches de l’animal font ensuite le reste. Un mois après l’opération, les animaux ont commencé à se servir de l’articulation. Après deux mois, ces animaux pouvaient se mouvoir presque aussi bien que les autres animaux. C’est la première fois qu’une étude montre qu’une articulation dans son intégralité peut être remplacé.

« Ils ont utilisé le potentiel de l’organisme comme un bioréacteur au lieu de tout faire dans une boite de Petri, »

note Patrick H. Warnke, chirurgien à la Bond University, dans un commentaire2 sur l’étude dans ce même numéro de The Lancet. Alors que les connections entre l’os et le titanium des prothèses actuelles se dégradent avec le temps, l’espoir avec cette nouvelle approche est que l’os reformé par les cellules souches va créer des liens plus solides et surtout plus durables, et que l’échafaudage lui-même va se désintégrer avec le temps.

La procédure n’a été testée que chez le lapin et un usage chez l’homme va nécessiter encore beaucoup de travaux, selon Jeremy Mao, auteur principal de l’étude. Les chercheurs ne savent pas pour l’instant comment une telle approche va être faisable pour une articulation de taille humaine avec beaucoup plus de contraintes sur l’articulation.

Dans l’étude, les chercheurs ont créé une image de l’articulation pour créer ensuite une image tri-dimensionnelle qu’ils ont utilisé pour reproduire très précisément une articulation tridimensionnelle. La structure a été ensuite dotée d’une multitude de microcanaux connectés entre eux qui a servi d’échafaudage à la croissance cartilagineuse et osseuse. Et grâce aux facteurs de croissance ajoutés, les cellules souches du lapin ont naturellement migré vers l’échafaudage pour régénérer le cartilage et l’os sous-jacent.

Nouvelle tendance

Cette étude montre une nouvelle tendance dans le domaine de l’ingénierie tissulaire. Les chercheurs commencent à envisager l’idée qu’en construisant le micro-environnement à l’intérieur même de l’organisme, les cellules de l’organisme vont s’approprier la structure et fabriquer les tissues. Cette approche comporte en outre de nombreux avantages, il est par exemple impossible de recréer dans une boite de Petri le réseau de réactions chimiques mis en oeuvre par l’organisme pour générer les divers tissus. Il est également plus simple d’obtenir l’approbation des autorités régulatrices pour implanter dans l’organisme un échafaudage qu’un tissu dans son intégralité.

Les chercheurs souhaitent maintenant tester la procédure sur des animaux de plus grande taille comme les chèvres qui seront des modèles, en matière de contraintes exercées sur l’articulation, un peu plus proche de l’homme.

Notes et références

  1. Regeneration of the articular surface of the rabbit synovial joint by cell homing: a proof of concept study. Chang H Lee, James L Cook, Avital Mendelson, Eduardo K Moioli, Hai Yao, Jeremy J Mao. The Lancet []
  2. In-vivo tissue engineering of biological joint replacements. In-vivo tissue engineering of biological joint replacements. Patrick H Warnke. The Lancet. []

Commentaires Clos.

Note aux utilisateurs concernant la publication d'informations médicales :
Publiez uniquement des informations que vous jugez véridiques à la lumière de vos connaissances.
Si les données médicales diffusées ne proviennent pas de votre expérience personnelle, vous devez indiquer les sources (références, liens, etc.).