Ingénierie tissulaire : Dépassement cellulaire

20. octobre 2014
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Les biotechnologistes se dépassent actuellement : le cartilage articulaire, les narines ou un nouveau vagin – tout cela est rendu possible par les cultures de tissus. Les chercheurs arrivent même à créer des organes dans des bioréacteurs avec les propres cellules de l’organisme. Est-on à la veille d’une application clinique de routine ?

Voici un cas pratique : Jusqu’à présent, les patients atteints de carcinomes basocellulaires infiltrant, de plus en plus destructeurs avaient tiré la mauvaise carte. Pour supprimer complètement la tumeur, les chirurgiens doivent, par exemple, extraire les parties du cartilage nasal sain. Pour reconstruire, ils prennent un greffon de la cloison nasale, d’une oreille ou une nervure. Mais ils ne peuvent pas toujours éviter les complications au niveau du site donneur. La solution : des chercheurs suisses viennent de montrer le potentiel déjà présent dans l’ingénierie tissulaire.

Toujours le nez au vent

Le Professeur Dr. Ivan Martin du Département de biomédecine de l’Université et de l’Hôpital universitaire de Bâle a testé une nouvelle technique dans la pratique. Il a traité cinq patients de 76 à 88 ans dont les narines ont été si fortement touchées par les résections tumorales que la reconstruction a été jugée nécessaire. Les chercheurs ont isolé des chondrocytes à partir de biopsies et les ont multipliés par cultures cellulaires. Après deux semaines, une masse cellulaire 40 fois plus importante était disponible. Ivan Martin mit le cartilage sur des membranes de collagène et les laissa pousser pendant deux semaines. Une fois parfaitement ajusté, les chirurgiens transplantèrent le nouveau tissu. Après l’achèvement de l’étude, tous les bénéficiaires furent satisfaits de leur capacité de respiration nasale et de leur apparence. Aucune complication significative n’a été observée. Maintenant, Martin espère fermer de plus grandes lésions de l’oreille ou du nez avec la nouvelle méthode.

Un nouveau vagin par culture cellulaire

Des chirurgiens en provenance du Mexique et de Caroline du Nord ont été confrontés à d’autres défis. Leurs patientes âgées de 13-18 ans sont atteintes du syndrome Mayer-von-Rokitansky-Küster-Hauser. En raison d’une anomalie chromosomique, les voies génitales ne se forment pas au cours du développement embryonnaire. Les patientes présentent une hypoplasie ou aplasie complète du vagin et de l’utérus. Jusqu’à présent, les médecins devaient effectuer des reconstructions complexes avec des greffes de la peau ou des anses intestinales. La directrice de l’étude, Atlantida M. Raya-River utilisa récemment des méthodes de l’ingénierie tissulaire – avec succès. Pour constituer un vagin à partir des cellules propres du patient, les médecins retirent du muscle et des cellules épithéliales et les ancrent sur des matériaux supports. Une face est composée de cellules de muscles, sur l’autre face se trouve l’épithélium. Après croissance in vitro, le chirurgien forme un tube et implante la construction. Au cours des mois suivant, un vagin se forme avec des muscles, une muqueuse, des nerfs et des vaisseaux sanguins. Après six mois, l’échafaudage d’origine a complètement disparu. Dans les années suivantes, un vagin fonctionnel est constitué, caractérisé par Raya-Rivera en fonction du Female Sexual Function Index.

Aide pour le genou

De cette application, les chercheurs ne sont pas satisfaits. Leur but est depuis longtemps de cultiver des tissus pour des applications orthopédiques. Les chondrocytes originaires de la cloison nasale seraient une base intéressante parce qu’ils se régénèrent, à la différence du cartilage articulaire. Le professeur Ivan Martin retrouve les différences correspondantes dans les gènes Hox. Mais ce n’est pas suffisant : le tissu du nez est dérivé du neuro-ectoderme, tandis que le cartilage articulaire provient du mésoderme. À cela s’ajoutent les différences biophysiques. Dans la pratique, toutefois, la distinction n’est pas pertinente. Les chercheurs ont isolé des chondrocytes du nez et les ont cultivés in vitro. Chez les chèvres, les cellules s’intègrent dans leur nouvel environnement dans l’articulation. Une étude sur 25 patients est actuellement en cours pour vérifier si cela peut fonctionner chez l´homme. Les médecins envisagent une IRM de contrôle post-opératoire après six, douze et 24 mois – les résultats ne sont pas encore disponibles.

Ménisque en détresse

Les approches pour le traitement des patients atteints de méniscectomie avancée sont beaucoup plus avancées. Après des succès lors des expérimentations animales, C. Thomas Vangsness de l’Université de Californie du Sud voulait savoir quelle utilité clinique des cellules souches mésenchymateuses peuvent avoir. Il a pris 55 volontaires, chez lesquels au moins 50 pour cent du ménisque médial a été enlevé, pour une étude randomisée en double aveugle. Vangsness injecta dans les sept jours après la méniscectomie partielle 50 ou 150 millions de cellules souches allogéniques dans la bourse séreuse. La solution contenait également des électrolytes, de l’acide hyaluronique et de l’albumine. Comme témoin, de l’acide hyaluronique dissous a été utilisé. Malgré des faiblesses méthodologiques en IRM quantitative, il y eut des preuves que les cellules souches conduisirent à un volume de ménisque significativement plus élevé. Lors du suivi après deux ans, les patients de « groupe à dose élevée » avaient aussi de nettement meilleurs résultats sur la Lysholm Knee Scoring Scale. Cliniquement, aucune complication importante n’est survenue.

Muscles à la demande

Pour les chirurgiens orthopédiques, il n’y a pas que le cartilage d’intéressant. Les scientifiques du Centre Max Delbrück de médecine moléculaire (MDC) et la Charité à Berlin (Allemagne) ont récemment réalisé une percée majeure pour réparer les dommages musculaires. Jusqu’à présent, toutes les tentatives d’utilisation des cellules souches avaient échoué. Le Dr. Andreas Marg et le Professeur Dr. Simone Spuler rapportent une nouvelle méthode. Ils prélevèrent sur des donneurs volontaires entre 20 et 80 ans des échantillons de tissus de leurs muscles de la cuisse. Spuler cultiva les fragments de fibres musculaires sous faible oxygène à quatre degrés Celsius. Dans ces conditions, seule une augmentation des cellules satellites, c’est à dire les cellules souches musculaires, mais pas les cellules du tissu conjonctif, a lieu. Enfin, l’équipe transplanta des fragments musculaires dans les muscles du tibia de souris avec succès : ils sont parvenus à la régénération souhaitée. D’autres études sont nécessaires ici afin d’explorer le potentiel clinique.

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