Un nouveau biomatériau à base d'acide hyaluronique, développé par une équipe de la Northwestern University (Illinois), fait sa preuve de concept de capacité à régénérer le cartilage endommagé des articulations. Le nouveau matériau bioactif qui se présente sous la forme d’une substance gluante et caoutchouteuse, constitué d’un réseau complexe de composants moléculaires imite l'environnement naturel du cartilage dans le corps. Ce développement, présenté dans les Actes de l’Académie des Sciences américaine (PNAS) est d’ores et déjà considéré comme une option prometteuse pour réparer les blessures liées au sport ou les lésions liées au vieillissement et prévenir les opérations de remplacement complet du genou (arthroplastie).
« Le cartilage est un composant essentiel de nos articulations », rappelle l’auteur principal, le Dr Samuel I. Stupp, de la Northwestern : « Lorsque le cartilage est endommagé ou se décompose au fil du temps, cela a un impact important sur la santé et la mobilité. Or, chez les humains adultes, le cartilage n'a pas de capacité inhérente à guérir. Notre nouvelle thérapie peut induire cette réparation dans un tissu qui ne se régénère pas naturellement et peut répondre ainsi à un besoin clinique aujourd’hui non satisfait ».
L’étude a testé le matériau chez des animaux modèles de lésions du cartilage dans les articulations du genou. Cette étude préclinique montre que :
- en seulement 6 mois, des signes de réparation sont visibles et significatifs ;
- la croissance de nouveau cartilage contenant des biopolymères naturels (collagène II et protéoglycanes) apporte déjà une résilience mécanique des articulations, sans douleur.
Quels composants pour ce matériau ? L’équipe utilise un matériau hybride pour activer les cellules cartilagineuses humaines et stimuler la production de protéines qui construisent la matrice tissulaire. Ce biomatériau comprend 2 composants : un peptide bioactif qui se lie au facteur de croissance transformant bêta-1 (TGFb-1) — une protéine essentielle à la croissance et à l’entretien du cartilage — et de l’acide hyaluronique modifié, un polysaccharide naturel présent dans le cartilage et le liquide synovial lubrifiant des articulations.
L’acide hyaluronique, un composant de base : l’acide hyaluronique est déjà un ingrédient populaire dans les produits de soin de la peau. Il est présent naturellement dans de nombreux tissus du corps humain, y compris les articulations et le cerveau. Il ressemble enfin aux polymères naturels présents dans le cartilage. Ici, les particules d’acide hyaluronique ont été chimiquement modifiées pour favoriser l’auto-organisation des fibres nanométriques en faisceaux qui imitent l’architecture naturelle du cartilage. Ces fibres permettent le développement d’un échafaudage attrayant pour les propres cellules du corps qui régénèrent alors le tissu cartilagineux.
L’étude préclinique confirme l’efficacité du matériau dans la promotion de la croissance du cartilage, sur de gros modèles animaux.
- Non seulement du nouveau cartilage s’est développé pour combler les défauts du cartilage mais le tissu réparé se confirme de très bonne qualité.
Les applications sont multiples : le nouveau matériau pourrait notamment être appliqué aux articulations lors d’interventions chirurgicales ouvertes ou arthroscopiques. La norme de soins actuelle est la chirurgie par microfractures, au cours de laquelle les chirurgiens créent de minuscules fractures dans l’os sous-jacent pour induire une nouvelle croissance de cartilage. Cependant, cette approche par microfractures entraîne souvent la formation de fibrocartilage, avec des complications à long terme.
Source: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 5 Aug, 2024 DOI: 10.1073/pnas.2405454121 (In Press) via Northwesyern News A bioactive supramolecular and covalent polymer scaffold for cartilage repair in a sheep model
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