Restaurer les genoux endommagés

Carson Palmer, le quart-arrière partant des Bengals de Cincinnati, était un prétendant au titre de joueur par excellence de la NFL en 2005 jusqu'à ce qu'il subisse une déchirure du ligament croisé antérieur (LCA), la principale structure de soutien du genou, qui est souvent blessée dans le sport. Une reconstruction chirurgicale est généralement nécessaire pour réparer le ligament, mais les méthodes actuelles continuent de prendre un temps de récupération important, au cours duquel un patient peut subir une perte de force et de fonction. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de Virginie ont mis au point un nouveau remplacement du LCA à l'aide d'un processus de tressage de fibres polymères 3-D. C'est la première conception d'échafaudage synthétique à démontrer une régénération et une cicatrisation exceptionnelles des tissus, et cela pourrait conduire à une technologie prometteuse de remplacement des ligaments.

Notre objectif était de régénérer l'ACL en utilisant les principes de conception classiques de l'ingénierie et des matériaux qui ont des propriétés mécaniques qui imitent l'ACL naturel, dit Caton Laurencin , chef d'équipe et président du département de chirurgie orthopédique de l'Université de Virginie. Son équipe a découvert qu'elle pouvait utiliser son système de polymère synthétique nouvellement développé avec des cellules du LCA pour reconstruire le ligament et produire du tissu néoligamentaire. Toute solution pouvant être conçue pour accélérer la guérison et la fonction à long terme est extrêmement importante pour les patients, déclare Laurencin.

Le traitement chirurgical actuel nécessite qu'un chirurgien orthopédiste retire le LCA déchiré et le remplace par un nouveau ligament fabriqué soit à partir de tissu d'autogreffe, qui est prélevé sur le propre tissu sain d'un patient (généralement à partir d'une bande de tendon sous la rotule ou les ischio-jambiers), ou de tissu d'allogreffe, qui est prélevé sur un cadavre. Pour ce faire, des trous sont percés aux endroits du tibia et du fémur où se fixe le LCA, et le nouveau ligament est passé à travers les trous et maintenu en place avec des vis. Qu'il s'agisse d'une autogreffe ou d'une allogreffe de tissu, le traitement nécessite un temps de cicatrisation important allant, selon la gravité de la déchirure, de six mois à un an, pendant lequel le patient peut devoir porter un corset ou utiliser des béquilles et suivre une thérapie physique. Palmer a passé les deux derniers des presque six mois de réadaptation à faire quatre à six heures de travail de force et de flexibilité par jour avec un coach de performance. Cela lui a permis d'être récupéré à environ 80% au début du camp d'entraînement de football.

Plusieurs groupes ont exploré des échafaudages de type ligamentaire utilisant des fibres de collagène, de la soie et des composites, mais avec un succès limité. Il n'y a tout simplement pas eu beaucoup de travail fructueux sur les ligaments d'ingénierie tissulaire, dit Robert Langer , professeur de génie chimique et biologique au MIT. Ce [le travail de l'équipe Laurencin] est une découverte très importante. Je n'ai jamais vu personne faire ce qu'il fait avec les ligaments auparavant.

Le remplacement du LCA développé par l'équipe de Laurencin utilise un polymère biocompatible approuvé par la FDA, le polyL-lactide (PLLA), qui est fréquemment utilisé dans les systèmes d'administration de médicaments, les dispositifs biomédicaux, les plaques osseuses et les sutures. L'équipe de Laurencin utilise le polymère pour stabiliser le genou tandis que l'échafaudage favorise la régénération du nouveau tissu ligamentaire. Le polymère est un matériau résorbable : ses propriétés mécaniques et sa masse diminuent avec le temps et d'une manière qui permet une réponse biologique favorable.

La conception de l'échafaudage synthétique permet la dissolution progressive du matériau synthétique et favorise la croissance optimale des cellules ligamentaires pour la formation d'un néoligament, explique Laurencin. À l'aide d'un processus qu'il appelle le tressage de fibres polymères 3-D, l'équipe de chercheurs a fabriqué un échafaudage 3-D en tressant les fibres du polymère PLLA. Cette méthode permet aux cellules de manœuvrer efficacement autour du matériau synthétique et de produire des fibres de collagène et des vaisseaux sanguins frais beaucoup plus rapidement que les méthodes actuelles. Le tressage du ligament donne également de la résistance à la structure.

Pour évaluer les ligaments nouvellement bio-ingénierie, l'équipe de Laurencin a mené une étude, publiée dans le numéro du 27 février de Actes de l'Académie nationale des sciences , en utilisant des sujets lapins. L'étude a testé deux types d'échafaudage : l'un ensemencé avec des cellules des LCA des lapins et l'autre constitué uniquement de matériau synthétique. L'équipe a remplacé chirurgicalement le LCA déchiré de chaque lapin par l'un des deux types d'échafaudages, en utilisant la même procédure chirurgicale que celle qui serait utilisée sur les humains. Chaque échafaudage a été conçu pour être légèrement plus petit que l'ACL de lapin d'origine pour permettre la régénération tissulaire : croissance tissulaire dans la partie intra-articulaire ou articulaire et croissance cellulaire dans la partie de l'échafaudage attachée à l'os.

L'étude a été réalisée en utilisant 32 lapins examinés à 4 et 12 semaines - le début et la fin de la période cruciale de guérison. Les résultats pour l'échafaudage ensemencé ont été jugés remarquables par Laurencin, qui dit que dans les 48 heures suivant la chirurgie, les lapins se promenaient normalement. L'étude a rapporté une infiltration de collagène et de cellules dans l'implant à 4 semaines, et à 12 semaines, les cellules au bord de l'échafaudage avaient généré des fibres de collagène pour la formation d'un nouveau ligament. En plus de démontrer un temps de récupération plus rapide et à court terme, le néoligament a montré une résistance mécanique suffisante.

Il s'agit de la première matrice d'ingénierie tissulaire pour le LCA à démontrer une formation de néoligament aussi importante, en termes à la fois de vascularisation et de formation de collagène, explique Laurencin. Cela donne l'espoir de pouvoir régénérer le LCA chez l'homme et ouvrira, espérons-le, la voie à de nouveaux paradigmes de traitement des patients.

Bien que les découvertes préliminaires de Laurencin soient prometteuses, quelques lapins du groupe ensemencé et presque tous les lapins du groupe non ensemencé ont subi des ruptures de ligaments, peut-être parce que les lapins, contrairement aux humains, n'adhèrent pas à un programme de physiothérapie, ni sont-ils habitués à protéger leurs ligaments. Laurencin prévoit de continuer à surveiller les lapins et réalisera une étude de suivi avec des animaux plus gros et, à terme, des humains.

Pour des athlètes comme Palmer, le système pourrait faire la différence entre une belle carrière et une médiocre.

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