Si la plupart des fractures peuvent être gérées avec la pose d’un plâtre et des soins adéquats, les fractures plus complexes peuvent nécessiter une greffe osseuse. Cette équipe de la Texas A&M University vient de développer un protocole de greffes osseuses plus efficace, basé sur des cellules souches primitives, plus rapides à régénérer l’os sur le site de réparation. Une nouvelle technique présentée dans la revue Nature Communications, en faveur d’une cicatrisation osseuse à la fois plus rapide et plus précise.
Les auteurs rappellent les complications pouvant survenir avec les implants orthopédiques, comme l'inflammation et la douleur. « Ces implants peuvent « se relâcher », ce qui entraîne des chirurgies de révision souvent plus complexes que la chirurgie de mise en place initiale de l'implant », explique l’auteur principal, le Dr Roland Kaunas, professeur agrégé de génie biomédical.
Accélérer le processus de cicatrisation osseuse, réduire les chirurgies de révision
Les greffes osseuses actuelles ont leurs inconvénients : plusieurs millions de fractures osseuses chaque année dans le monde subissent un retard de cicatrisation ou une complication. Dans certains cas, les médecins vont opter pour des procédures chirurgicales qui impliquent une greffe osseuse au site de réparation. Ces greffes osseuses proviennent généralement de 2 sources : des propres os du patient prélevés sur un autre site (autogreffe), ou des os traités de patients décédés. Cependant, ces types de greffes osseuses ont leur part d'inconvénients : les autogreffes nécessitent une chirurgie supplémentaire pour l'extraction du tissu osseux, ce qui augmente le temps de récupération pour les patients et parfois, la douleur chronique. Les greffes d'os prélevés sur des patients décédés sont dépourvues des nombreuses biomolécules qui favorisent la réparation osseuse.
Concevoir une greffe osseuse plus biologiquement active : les chercheurs ont suivi la piste de précédentes études, ayant montré que les cellules souches, en particulier les cellules souches mésenchymateuses, peuvent être utilisées pour produire des greffes osseuses biologiquement actives, en particulier parce que ces cellules se transforment en cellules osseuses qui produisent les matériaux nécessaires pour initier une matrice extracellulaire dont les os ont besoin pour leur croissance et leur survie. Avec un défi cependant, ces cellules souches sont généralement extraites de la moelle osseuse d'un adulte et sont donc plus anciennes. Leur âge affecte leur capacité à se diviser et à produire cette précieuse matrice extracellulaire. Pour contourner ce problème, les chercheurs se sont tournés vers les précurseurs des cellules souches mésenchymateuses, appelées cellules souches pluripotentes. Contrairement aux cellules mésenchymateuses adultes qui ont une durée de vie relativement courte, ces cellules primitives peuvent proliférer, créant ainsi un approvisionnement illimité de cellules souches mésenchymateuses nécessaires pour fabriquer la matrice extracellulaire nécessaire aux greffes osseuses. De plus ces cellules pluripotentes peuvent être produites par reprogrammation génétique de cellules adultes données.
Du potentiel des cellules souches pluripotentes : ces cellules sont en effet capables de fabriquer de nouvelles cellules souches mésenchymateuses, de générer une matrice extracellulaire biologiquement active et plus que celle générée par les cellules mésenchymateuses obtenues à partir d'os adulte. Es chercheurs commentent ainsi leurs travaux in vitro : notre nouveau matériau n'était pas seulement enrichi en molécules biologiques nécessaires pour régénérer le tissu osseux, mais également en facteurs de croissance permettant la formation de vaisseaux sanguins. Implantée sur un site de défaut osseux, la matrice dérivée de cellules souches pluripotentes s’avère 5 à 6 fois plus efficace que le meilleur stimulateur de greffe approuvé par la FDA. Ainsi,
la cicatrisation osseuse est complète en 4 semaines,
vs environ 8 semaines, avec les procédures et technologies actuelles de réparation osseuse.
Autre grand avantage sur le plan clinique, ces greffons peuvent être incorporés dans de nombreux implants fabriqués, tels que des implants imprimés en 3D ou des vis métalliques, afin de favoriser une meilleure implantation de l’implant dans l'os environnant.
« Un matériau très prometteur parce que les cellules souches pluripotentes peuvent générer de la matrice extracellulaire à partir d'un seul donneur, ce qui simplifie considérablement la fabrication à grande échelle de ces greffons osseux ».
Source: Nature Communications 15 June 2020 Characterization of a pluripotent stem cell-derived matrix with powerful osteoregenerative capabilities
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