Plus d'un million de personnes chaque année subissent une fracture, généralement en association avec une maladie osseuse. Avec l’âge, les os s'affaiblissent, perdent en densité, ce qui favorise les complications osseuses plus tard dans la vie. Avec le vieillissement des populations, ce fardeau des carences osseuses augmente rapidement. Ces bio-ingénieurs du New York Stem Cell Foundation Research Institute, présentent ici une nouvelle technique de médecine régénérative, pour des greffes osseuses personnalisées. Des travaux, présentés dans les Scientific reports, qui ouvrent l’espoir d’un recours en routine à la médecine régénératrice pour la réparation des lésions et la correction des défauts osseux, y compris des défauts étendus.
De quoi s’agit-il ? La nouvelle technique d'ingénierie osseuse baptisée Segmental Additive Tissue Engineering (SATE) consiste à combiner des segments d'os issus de cellules souches pour créer des greffons personnalisés à grande échelle utilisables en médecine régénérative pour la réparation osseuse, soit dans le cas de fractures soit de lésions associées à la maladie osseuse.
SATE pourrait ainsi améliorer la vie de millions de personnes souffrant de lésions osseuses dues à une chute, un traumatisme, un cancer, l'ostéoporose, l'ostéonécrose et d'autres affections dévastatrices, explique l’auteur principal, le Dr Susan L. Solomon, du NYSCF : « Notre objectif est d'aider ces patients à retrouver une mobilité et une vie normale, et en tirant parti de la puissance de la médecine régénérative. SATE nous rapproche un peu plus de cet objectif ».
Le traitement des fractures ou lésions osseuses a fréquemment recours à des substituts synthétiques ou des greffes osseuses prélevées sur une banque d'os ou sur une autre partie du corps du patient. Cependant, ces différentes techniques thérapeutiques déclenchent souvent un rejet immunitaire, une malformation voire l’absence de reformation du tissu conjonctif ou du système vasculaire nécessaires pour que l'os soit bien fonctionnel. Les greffes osseuses générées à partir de cellules souches de patients permettent de surmonter ces obstacles mais il reste extrêmement difficile d’adapter ces greffes à la taille et à la forme exactes nécessaires pour combler les défauts de l’os. Au fur et à mesure que la taille de la partie déficiente à remplacer augmente, il devient plus difficile de créer de façon reproductible une greffe adaptée à la pratique clinique. Les chercheurs ont donc eu l’idée de concevoir de plus petits segments d'os puis de les combiner pour créer une greffe qui surmonte les limitations actuelles de taille et de forme des greffons.
Une preuve de concept : dans un premier temps, 'équipe a conçu une greffe correspondant à un défaut du fémur d'un lapin qui affectait environ 30% du volume total de l'os. Les chercheurs ont d'abord scanné le fémur pour évaluer la taille et la forme du défaut puis ont généré un modèle de greffe. Ils ont ensuite partitionné le modèle en segments plus petits et créé des échafaudages personnalisés pour le développement de chacun. L'équipe a ensuite placé ces échafaudages, équipés de cellules progénitrices mésodermiques dérivées de cellules souches pluripotentes induites humaines, dans un bioréacteur spécialement conçu pour accueillir des greffes osseuses d’une large gamme de tailles. Ce bioréacteur était capable d'assurer un développement uniforme des tissus tout au long de la greffe, ce que les versions existantes des bioréacteurs ont souvent du mal à faire. Une fois les cellules intégrées et cultivées dans l'échafaudage, les segments de greffe osseuse ont pu être combinés en une seule greffe mécaniquement stable grâce à des adhésifs osseux biocompatibles ou d'autres dispositifs orthopédiques.
SATE est décrit comme un processus standardisé, polyvalent et facile à mettre en œuvre, permettant aux greffes osseuses de faire plus rapidement le saut du laboratoire au chevet du patient.
Bref, les chercheurs newyorkais se disent confiants dans son potentiel pour permettre une nouvelle ingénierie de greffe osseuse capable d’améliorer la qualité de vie de patients souffrant de fractures ou de malformations osseuses segmentaires.
Source: Scientific Reports 18 July 2018 Segmental Additive Tissue Engineering (Visuel Christina Ng, New York Stem Cell Foundation)
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