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Un implant "vivant" en 3D pour réparer les lésions osseuses

Un implant osseux vivant réalisé à partir de nanofibres associées à des cellules souches organisées en 3D a été testé avec succès chez la souris.

Des implants osseux sont actuellement utilisés par exemple en cas de lésions osseuses de grande taille, pour souder des vertèbres, ou encore en dentisterie. Pour cela, les chirurgiens utilisent des membranes de collagène imbibées de facteurs de croissance qui favorisent le développement cellulaire. "Mais ces membranes sont d’origine animale, avec un risque d’inflammation. Et les facteurs de croissance sont libérés passivement, sans contrôle réel de leur concentration", explique Nadia Benkirane-Jessel (Inserm, Strasbourg).

Avec son équipe, elle a mis au point un implant intelligent constitué de polymères nanofibreux, qui imitent le réseau de collagène, auxquels ont été associés des nanoréservoirs contenant les facteurs de croissance. "Ces nanoréservoirs sont en fait des petites gouttelettes déposées sur les nanofibres. Dès qu’ils rentrent en contact avec une cellule, ils libèrent une dose nanométrique de molécule", détaille la chercheuse.

Ce type d’implant peut être suffisant en cas de la lésion de petite taille : les cellules résiduelles de l’os le coloniseront sur place. Mais si la lésion est importante, des cellules vivantes doivent être associées à l’implant. L’équipe de Nadia Benkirane-Jessel utilise des cellules souches mésenchymateuses prélevées dans la moelle osseuse. Et pour accélérer la régénération, les chercheurs ont eu l’idée de pré-organiser ces cellules en trois dimensions. "Pour cela, nous avons créé des sphéroïdes, c’est-à-dire des petites sphères contenant chacune quelques cellules organisées en 3D, que l’on dépose sur une autre dimension 3D. Cette double 3D  constitue l’implant nanofibreux", explique la chercheuse.

En pratique, la couche de nanofibres et ses nanoréservoirs est d’abord implantée "comme un pansement thérapeutique" et un hydrogel contenant les sphéroïdes est déposé sur cette couche. "In vivo chez la souris, cet implant a permis à un fragment d’os du crane de se régénérer intégralement en 31 jours", affirme l’Inserm.

Le principal problème actuel est constitué par la vascularisation, qui est insuffisante en cas de grande surface à combler, ce qui entraine  une nécrose centrale de l’implant. "Cela oblige à l’heure actuelle à effectuer une greffe d’os autologue (prélevé au patient lui -même). C’est pourquoi nous continuons d’améliorer notre implant en ajoutant des facteurs d’angiogenèse dans les nanoréservoirs, ou des cellules souches et/ou des cellules endothéliales qui tapissent les vaisseaux sanguins", conclut Nadia Benkirane-Jessel.

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