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Les accidents de voiture, les blessures de combat et les chirurgies peuvent laisser des personnes avec des trous béants dans les tissus mous qui sont souvent trop grands pour que leur corps puisse les réparer. Mais des chercheurs ont mis au point un gel injectable renforcé par des nanofibres qui peut reconstruire les muscles et les tissus conjonctifs manquants en servant d’échafaudage et en recrutant les cellules cicatrisantes du corps.

Un gel qui peut réparer les tissus mous

Jusqu’à présent, l’équipe n’a testé ce gel que chez le rat et le lapin. Mais s’il fonctionne aussi bien chez l’homme, il pourrait offrir aux chirurgiens un moyen rapide et facile d’aider les patients à régénérer les tissus perdus sans laisser de cicatrices ou de difformités.
«Les pertes de tissus mous sont un problème omniprésent en médecine clinique», déclare Sashank Reddy, chirurgien reconstructeur à la faculté de médecine de l’Université Johns Hopkins à Baltimore, dans le Maryland. Les chirurgiens peuvent greffer des tissus d’une autre région du corps sur site de la blessure. Mais cela implique des traumatismes pour les patients et la perte de tissus d’une autre partie du corps.
Les chirurgiens peuvent également insérer des implants synthétiques. Mais les cellules immunitaires isolent généralement ces implants, laissant derrière eux des cicatrices fibreuses et épaisses. Puis, il y a des gels. Lorsque les blessures sont minimes – de l’ordre de la taille du bout du doigt – les chirurgiens injectent souvent un gel à base d’acide hyaluronique (HA) que les cellules immunitaires appelées macrophages peuvent infiltrer. Lorsqu’ils s’enfouissent à l’intérieur et rencontrent des molécules d’HA, les macrophages envoient des signaux qui recrutent des cellules formant des vaisseaux sanguins et d’autres cellules qui aident à réparer les dommages.
Mais avec des espaces plus larges dans les tissus, ces gels HA sont généralement trop visqueux pour conserver leur forme. Les chercheurs ont essayé de les fortifier en liant des molécules de gel. Cependant, pour que ces gels soient suffisamment solides et résistants pour se comporter comme un tissu, les chercheurs doivent ajouter autant de liens qu’ils créent un maillage 3D rigide.
Mais ses pores sont trop petits pour que des macrophages et d’autres cellules puissent y pénétrer. «Cela change la biologie», explique Jennifer Elisseeff, ingénieure biomédicale chez Johns Hopkins, qui ne faisait pas partie de l’équipe de Reddy. En conséquence, les macrophages émettent des signaux qui conduisent au tissu cicatriciel.

Les chercheurs ont amélioré ce gel

Reddy et ses collègues ont mis au point un meilleur moyen de renforcer les gels HA. Ils ont d’abord créé des nanofibres à partir d’un polymère biodégradable utilisé depuis des décennies dans les sutures solubles, appelé polycaprolactone. Ils ont ensuite traité les fibres afin que certaines contiennent des lieurs moléculaires conçus pour se lier à l’HA. Un processus de plusieurs heures a formé des liaisons entre les lieurs moléculaires et les molécules de HA, créant un gel aussi résistant que les tissus mous.
Et ce gel n’a besoin que d’un petit volume de nanofibres pour devenir rigide. Cette petite quantité signifiait que le gel avait encore des espaces suffisamment grandes pour que les cellules puissent passer facilement à travers. Selon Reddy, le maillage 3D obtenu a une ressemblance frappante avec la matrice extracellulaire du corps, l’échafaudage naturel des tissus sains.
Pour tester leur gel, Reddy et ses collègues l’ont injecté à des lapins chez lesquels de la graisse avait été excisée chirurgicalement, avant que ce matériau ne se raidisse. Non seulement le gel a pris la forme du tissu manquant au fur et à mesure qu’il se raffermissait, mais après cela, les macrophages l’ont facilement infiltré et ont libéré des signaux qui recrutaient d’autres cellules formant des vaisseaux sanguins. Les chercheurs ont annoncé aujourd’hui dans Science Translational Medicine que les animaux étaient capables de reconstituer des fragments de tissu atteignant 10 centimètres cubes, environ la taille d’un doigt humain.

Ce gel pourrait recevoir plus rapidement l’approbation de la FDA

Ce nouveau gel est «à la pointe de la science», explique Ali Khademhosseini, ingénieur en bioingénierie à l’Université de Californie à Los Angeles, qui n’a pas participé à cette recherche. Il note que, contrairement aux autres gels, celui-ci n’inclut pas les facteurs de croissance et autres molécules de signalisation biologiques, mais repose sur le corps pour fournir les siens. Selon Khademhosseini, cette simplicité pourrait faciliter la tâche du gel à recevoir l’approbation de la Food and Drug Administration (FDA).
Ce gel pourrait également aider à réparer les tissus mous dotés de fonctions spécifiques, telles que les cellules du muscle cardiaque. Hai-Quan Mao, expert en biomatériaux et membre de l’équipe de Johns Hopkins, a déclaré que les chercheurs espéraient ensemencer cette matrice avec des cellules souches qui forment le tissu cardiaque, afin de réparer les dommages causés aux tissus après une crise cardiaque. Tout cela est encore au stade de la recherche; mais en attendant, des chercheurs ont déjà formé une entreprise pour commercialiser cette technologie, appelée LifeSprout.
Source : Science
Crédit photo : Pixabay

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