Cette étude préclinique menée par une équipe de bioingénieurs du Département d'orthopédie de l’hôpital de Tongji de l'université de Shanghai démontre la capacité d’un nouveau nanobiomatériau appelé hydroxyde double lamellaire (LDH : layered double hydroxide) à inhiber l'environnement inflammatoire entourant les lésions de la moelle épinière, favorisant ainsi la régénération des neurones et la reconstruction du circuit neural dans la colonne vertébrale. Cette démonstration menée chez la souris et présentée dans la revue ACS Nano, promet une thérapie qui, en combinaison avec d'autres éléments, pourrait contribuer à la réparation des lésions de la moelle épinière chez l'Homme.
L’équipe chinoise teste ici avec succès ce nouveau nanobiomatériau chez la souris modèle de lésions de la moelle épinière ? Les scientifiques parviennent également à décrypter le mécanisme génétique sous-jacent par lequel fonctionne ce « LDH ». La compréhension de ce processus contribue également à l’espoir d’un traitement plus performant des lésions médullaires.
Il n'existe pas de traitement efficace pour les lésions de la moelle épinière.
Ces lésions entraînent immanquablement la mort de nombreux neurones, avec rupture des axones ou des fibres nerveuses et inflammation autour de la lésion. Si de nouvelles cellules souches neurales continuent d'être générées par le corps, le microenvironnement inflammatoire entrave sérieusement ce processus de régénération des neurones et des axones. Enfin, l'activation prolongée des cellules immunitaires dans la zone lésée induit des lésions secondaires du système nerveux, ce qui bloque la différenciation des cellules souches en nouveaux types de cellules. L’objectif est donc de contrôler cette réponse immunitaire agressive au site de la lésion pour permettre aux cellules souches neurales de se différencier.
De nouveaux biomatériaux à l'échelle nanométrique : ces dernières années ont vu le développement de matériaux naturels ou synthétiques qui interagissent avec les systèmes biologiques. Celui-ci a été conçu pour favoriser l'activation des cellules souches neurales, optimiser leur mobilisation et leur différenciation. Ces « nanocomposites » peuvent également permettre de délivrer des médicaments au site de la lésion et d'accélérer la régénération neuronale. Ainsi, ces nanomatériaux constituent une piste prometteuse tout particulièrement, en raison de leur faible toxicité, pour la réparation des lésions de la moelle épinière. De plus, les matériaux développés jusque-là, n’avaient pas cette capacité d'inhiber ou de modérer la réaction immunitaire sur le site lésé et ne résolvaient donc pas le problème de fond, l'inflammation au site de la lésion.
Les LDH, des candidats prometteurs : les hydroxydes doubles lamellaires sont principalement constitués par un type d'argile présentant de nombreuses propriétés biologiques pertinentes pour les lésions de la moelle épinière, dont une biocompatibilité, une biodégradation et une capacité anti-inflammatoire élevées. Ce matériau a déjà été largement exploité en génie biomédical, principalement dans le domaine de la thérapie antitumorale. Ici, le biomatériau développé spécifiquement pour les lésions médullaires apporte ses preuves d’efficacité chez la souris modèle de lésion médullaire : il permet d’accélérer considérablement la migration des cellules souches neurales, la différentiation neurale, l'activation des canaux pour excitation neuronale et l’induction de l’impulsion nerveuse. Les souris regagnent en motricité. Enfin, combiné avec une protéine (NT3) qui favorise la croissance et la différenciation de nouveaux neurones, ses effets sur la récupération s’avèrent encore meilleurs.
Comment « ça marche » ? Via l'analyse de l'expression génique de milliers de gènes, les chercheurs ont pu décrypter le processus d’action du nanobiomatériau : une fois lié aux membranes cellulaires, le nanomatériau induit l’activation d’un gène, TGFBR2, qui réduit la production de globules blancs et inhibe ainsi l'inflammation.
Les scientifiques travaillent à l’optimisation de la thérapie de manière à aboutir à un protocole thérapeutique complet pour les lésions de la moelle épinière, qui combinerait ces biomatériaux à des facteurs neurotrophiques comme NT3.
Source: ACS Nano February 2, 2021 DOI : 10.1021/acsnano.0c08727 Immunomodulatory Layered Double Hydroxide Nanoparticles Enable Neurogenesis by Targeting Transforming Growth Factor-β Receptor 2
Plus sur les Lésions médullaires
