Régénérer le cartilage perdu

La clé pour inciter les cellules à se régénérer pourrait être de leur rendre les choses un peu difficiles. Thomas Webster , bioingénieur à l'Université Brown, a développé des matériaux implantables avec des textures à l'échelle nanométrique pour imiter la rugosité des tissus vivants.

Cartilage en croissance : Une cellule cartilagineuse se développe sur une surface texturée recouverte de nanotubes de carbone.

Aujourd'hui, son équipe a découvert que les cellules cartilagineuses peuvent adhérer et se développer de manière plus dense sur une surface recouverte de nanotubes de carbone, en particulier lorsqu'elles sont également exposées à une stimulation électrique. Webster pense que les surfaces incorporant des nanotubes de carbone, qui sont non seulement texturés mais aussi électriquement conducteurs, pourraient être une stratégie prometteuse pour la conception d'implants cartilagineux.

Le cartilage a une capacité limitée à se guérir, de sorte que la perte ou la blessure du tissu de rembourrage est un problème de santé majeur. De nombreux laboratoires de recherche ont développé des matériaux qui imitent les propriétés du cartilage, ainsi que des échafaudages qui peuvent être ensemencés avec des cellules cartilagineuses à l'extérieur du corps, puis implantés sur le site de la perte de cartilage. Mais l'un des problèmes clés est d'obtenir le cartilage natif d'un patient, un matériau spongieux et plutôt inerte qui n'a pas son propre apport sanguin, pour se fixer et s'intégrer à un implant.

Pour construire une surface plus adaptée aux cellules, l'équipe de Webster a utilisé des nanotubes de carbone, qui ont une surface rugueuse et conduisent également facilement l'électricité. Les chercheurs ont mélangé les nanotubes dans des feuilles de polycarbonate uréthane, un polymère approuvé par la FDA. Lorsqu'ils ont cultivé des cellules cartilagineuses sur ces feuilles, les cellules se sont développées de manière plus dense sur la surface rugueuse que sur une surface en polycarbonate lisse.

Les cellules se sont développées encore plus rapidement lorsque les nanotubes ont été stimulés électriquement, bien que l'on ne sache pas pourquoi. La plupart des gens pensent que cela modifie le potentiel membranaire des cellules, dit Webster, ce qui augmenterait le nombre d'ions calcium - un signal cellulaire important - circulant dans la cellule.

Pourquoi les cellules semblent-elles aimer les surfaces rugueuses ? Webster pense que les nanostructures modifient les propriétés de surface d'un matériau, l'aidant à attirer les protéines auxquelles les cellules adhèrent. Son travail de création d'une surface nanostructurée pour les implants osseux a été licencié par une start-up appelée Nanovis, qui espère l'amener à des essais humains. L'équipe de Webster a également montré que les cellules du tissu vasculaire peuvent mieux adhérer aux surfaces nano-texturées, ce qui pourrait être utilisé pour concevoir de meilleurs stents vasculaires. Il pense que les nanotubes de carbone pourraient être incorporés dans des matériaux utilisés pour fabriquer des implants cartilagineux.

Mais Jennifer Elisseeff , ingénieur tissulaire à l'Université Johns Hopkins, est sceptique quant à la pertinence de l'étude actuelle, dans laquelle des cellules cartilagineuses ont été cultivées en une seule couche, pour la régénération du cartilage. Le cartilage a vraiment besoin d'un échafaudage en 3D, explique-t-elle, et il peut être difficile de traduire le comportement des cellules sur une surface plane en comment elles se comportent dans un tissu en trois dimensions. L'équipe de Webster examine actuellement si les cellules cultivées de cette manière sont fonctionnellement actives en tant que cellules cartilagineuses et si elles peuvent être combinées en plusieurs couches.

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