2024-01-26 18:52:59
Un biomatériau qui contient des cellules souches et qui, s’il est stimulé par des ultrasons, favorise leur différenciation en cellules du tissu cartilagineux. L’idée vient d’un groupe de recherche dirigé par Léonard Ricotti, professeur de bio-ingénierie à Sant’Anna de Pise, qui a développé le nouveau biomatériau dans le cadre d’un projet de recherche européen. L’objectif est d’améliorer le traitement de l’arthrose, une maladie dégénérative qui touche environ la moitié des personnes de plus de 50 ans. Dans les cas les plus graves, la seule solution est aujourd’hui l’implantation d’une prothèse : une opération invasive qui peut entraîner des complications.
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Pour l’instant, le biomatériau a été testé dans le cadre d’études précliniques, c’est-à-dire au travers d’expériences menées in vitro et sur des modèles animaux. Le dernier, qui a montré son excellent profil de sécurité chez les animaux de laboratoire, a été publié dans ACS Nano. Mais avant de pouvoir être utilisé dans la pratique clinique, le système doit également s’avérer efficace et sûr dans le cadre d’études cliniques sur des patients.
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Quatre ingrédients principaux
Le biomatériau, dont la composition est protégée par un brevet, contient quatre ingrédients fondamentaux, explique Ricotti à Salute : “Les cellules souches, obtenues à partir du tissu adipeux du patient (prélevé par une simple liposuccion de la graisse abdominale, ndlr), un polymère qui sert à piéger le divers composants dans une matrice semi-solide et deux nanomatériaux qui agissent comme activateurs de la différenciation des cellules souches en cellules du tissu cartilagineux. L’un – poursuit le chercheur – est l’oxyde de graphène, à base de carbone, et l’autre, le principal, est le titanate de baryum, un matériau piézoélectrique ». Cette dernière répond aux stimuli mécaniques (qui dans le cas de la présente étude sont constitués d’ondes ultrasonores) en générant des micro-charges électriques, qui à leur tour incitent les cellules souches à se différencier en tissu cartilagineux, explique encore Ricotti : « Ceci était notre hypothèse initiale, que nous avons vérifiée avec la dernière étude que nous avons publiée. »
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Les effets sur les cellules
Le fait qu’une impulsion électrique puisse favoriser la différenciation des cellules souches en un certain type de cellules spécialisées est connu au niveau empirique, grâce à la littérature scientifique publiée au fil des années. Dans ce cas précis, il n’est cependant pas facile de comprendre comment ce type de stimulus est capable de favoriser leur différenciation sélective en cellules du tissu cartilagineux et non en d’autres types de cellules. Cet effet, explique Ricotti, est probablement dû à un ensemble de facteurs assez complexes. En effet, l’étude a révélé que les microcharges électriques générées par le système altèrent l’équilibre interne des cellules souches et activent une série de voies (voies métaboliques, ndlr) liées avant tout à la polymérisation de l’actine, une protéine qui, ensemble, avec la tubuline constitue le cytosquelette, c’est-à-dire une sorte d’« échafaudage » intracellulaire chargé de maintenir la forme et la structure des cellules. « L’effet sur la différenciation – souligne l’enseignant – est très évident et bien supérieur à d’autres méthodes trouvées dans la littérature ».
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Phase préclinique terminée
Le biomatériau est donc prometteur à plusieurs égards. Tout d’abord, elle repose sur des techniques mini-invasives, tant en ce qui concerne l’obtention des cellules souches de départ que l’utilisation des ultrasons comme stimulus d’activation du système. Ces derniers, entre autres, ont également tendance à réduire les niveaux d’inflammation locale, ce qui est déjà un avantage en soi, compte tenu du rôle que jouent les processus inflammatoires dans l’arthrose. De plus, comme prévu, les tests de sécurité effectués sur les animaux de laboratoire ont donné d’excellents résultats : « La sécurité du matériel était excellente. Il n’a généré aucun type de toxicité ou de réponse inflammatoire chez les animaux – continue Ricotti – Nous avons effectivement déjà réalisé des tests d’efficacité sur un modèle animal, mais les résultats n’ont pas encore été publiés. Avec ce dernier, nous avons terminé la phase préclinique. »
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Un nouveau financement est nécessaire pour les étapes futures
Pour les études cliniques, souligne le chercheur, des fonds supplémentaires seront nécessaires, étant donné que le projet de recherche, financé par le programme Horizon 2020 de l’Union européenne, s’est terminé par des tests sur des animaux. « Nous rédigeons actuellement des propositions de projets pour tenter de les obtenir – conclut-il – Si les phases ultérieures de la recherche sont financées, nous passerons aux tests du biomatériau sur des patients. Cela pourrait encore prendre plusieurs années avant qu’une éventuelle solution commerciale ne devienne accessible à tous. »
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