Hydrogels et champ magnétique,

un espoir pour la reconstruction du cartilage

Une équipe de recherche américaine de l’école de médecine de Perelman, à l’université de Pensylvanie, présente une nouvelle approche dans les techniques de reconstruction des tissus cellulaires complexes pouvant potentiellement apporter des solutions plus durables aux lésions, telles que la dégénérescence du cartilage.

Champ magnétique et hydrogels : objectif reconstitution de cartilage articulaire

D’après une étude parue le 19 octobre dernier dans la revue « Advanced Materials », Hanna Zlonick, étudiante diplômée en bio-ingénierie travaillant au laboratoire de recherche orthopédique McKay, déclare : « Nous avons constaté que nous pouvions organiser des objets, tels que des cellules, de manière à générer de nouveaux tissus complexes sans avoir à modifier les cellules elles-mêmes. Nous avons manipulé le caractère magnétique de l’environnement entourant les cellules, nous permettant d’arranger les objectifs avec des aimants. »

L’altération du cartilage humain dans les pathologies de l’arthrose provoque un frottement osseux générateur de douleurs articulaires devenant parfois invalidantes.
Ces lésions sont constituées de trous que l’on comblent habituellement à l’aide de matériaux synthétiques ou biologiques pouvant donner des résultats satisfaisants mais qui ne sont généralement pas durables dans le temps car n’étant pas constitués de matières identiques au cartilage original. Le patch, appliqué tel un pansement, finira par se détériorer et se décoller. Il faut bien comprendre la complexité du maillage de cellules dont est constitué le cartilage. Dans sa zone superficielle, le nombre de cellules est élevé alors que dans la partie en contact avec l’os, au niveau de la fixation, le nombre de cellules est plus restreint.
Le défi à relever était donc de parvenir à ce que notre organisme fabrique à nouveau du cartilage plutôt que de combler les lésions avec des agrégats de matériaux hétéroclites.

L’équipe de recherche américaine a alors constaté qu’en ajoutant un liquide magnétique à une solution d’hydrogel tridimensionnelle, des cellules ainsi que d’autres objets non magnétiques, tels que des microcapsules d’administration de médicaments, pourraient être organisés en modèles spécifiques qui imitent les tissus naturels grâce à l’utilisation d’un champ magnétique externe.
Après un bref contact avec ce champ, la solution d’hydrogel a été exposée à une lumière ultraviolette afin de figer les différents éléments avant diffusion de la solution magnétique, ce qui a permis le maintien du nombre de cellules adéquates au sein des tissus modifiés.

Des résultats encourageants

Selon les chercheurs, ces tissus modifiés dits « magnéto-modelés » ressemblent davantage au tissu natif en termes de disposition cellulaires et de propriétés mécaniques en comparaison des matériaux synthétiques ou même biologiques utilisés jusqu’ici.
La production d’implants de meilleure qualité est donc en bonne voie à des fins de reconstruction du cartilage. Bien que cette étude ait été réalisée « in vitro », il s’agit potentiellement d’une première étape vers des solutions plus durables et efficaces chez des sujets humains.
L’un des chercheurs explique que cette technique inédite pourrait être, dans un temps initial, employée pour produire des tissus vivants servant à réparer des lésions localisées de cartilage en étant ultérieurement étendue à la production de matières articulaires vivantes.

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