Une moelle osseuse artificielle en soie capable de produire des plaquettes
Les transfusions de plaquettes sont indispensables aux patients qui ne peuvent pas en produire suffisamment eux-mêmes, notamment à cause d’une leucémie, d’un traitement contre le cancer ou d’une maladie virale. Or, les dons de plaquettes ne suffisent pas à répondre à la demande actuelle, qui augmente d’environ 10 % par an. La production de plaquettes ex vivo constitue l’une des pistes les plus prometteuses pour accroître les approvisionnements. Outre la possibilité d’une production à grande échelle, produire les plaquettes en dehors de l’organisme permettrait d’obtenir une compatibilité universelle, tout en réduisant les réactions immunitaires indésirables et le risque de transmissions croisées d’infections. Le projet SilkPlatelet(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par le Conseil européen de l’innovation(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), a développé un nouveau système de production de plaquettes ex vivo à base de fibroïne de soie, une fibre protéique naturelle extraite des cocons de vers à soie domestiques. Le système fait appel à un bioréacteur qui reproduit la production naturelle de plaquettes dans la moelle osseuse en différenciant les cellules souches en précurseurs de mégacaryocytes, les cellules de la moelle osseuse qui produisent les plaquettes. L’objectif final est de développer une solution une solution permettant de produire et de transfuser des plaquettes à grande échelle. «Notre approche se distingue des autres par le fait que nous n’avons pas adapté la technologie à la production de sang. Nous avons fait l’inverse: nous sommes partis des besoins de la production sanguine pour développer la technologie», explique Alessandra Balduini, professeure au département de médecine moléculaire de l’université de Pavie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), en Italie, et coordinatrice du projet SilkPlatelet. «Il s’agit d’une approche unique.»
Des modèles améliorés de moelle osseuse à base de soie
Le système consiste à faire croire aux mégacaryocytes cultivés en laboratoire qu’ils se trouvent dans un organisme humain, afin de les amener à produire des plaquettes à la demande. Il intègre un modèle de moelle osseuse constitué de fibroïne de soie qui reproduit fidèlement la structure, la composition et les propriétés mécaniques spongieuses de la véritable moelle osseuse. Ces modèles de moelle osseuse à base de soie peuvent ensuite produire des plaquettes à grande échelle. Dans le cadre du projet SilkPlatelet, le consortium de recherche a optimisé la plateforme de production de plaquettes. Il a notamment perfectionné les modèles en soie pour mieux reproduire l’environnement de la moelle osseuse humaine et faire évoluer le système vers une production à grande échelle, conformément à l’objectif de la stratégie «L’UE pour la santé» (EU4Health)(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) visant à faciliter l’accès aux traitements vitaux. Les membres du consortium, dirigé par Hana Raslova à l’Institut Gustave Roussy(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), à Paris, ont également travaillé à améliorer le rendement, la fonctionnalité et la pureté des plaquettes afin d’optimiser la plateforme pour produire de plus grandes quantités de plaquettes tout en conservant leurs propriétés. Parallèlement, tous les produits cellulaires ont fait l’objet d’un contrôle de la qualité approfondi afin de vérifier leur identité, leur pureté, leur fonctionnalité et leur innocuité avant toute utilisation ultérieure. En Italie, Ida Biunno et son équipe d’ISENET Biobanking(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ont également contribué à la mise en place, à la caractérisation et à l’évaluation de la qualité des lignées de cellules souches pluripotentes induites utilisées tout au long du projet, afin de garantir la robustesse et la reproductibilité du procédé de fabrication.
Un modèle polyvalent pour étudier les maladies
La preuve de concept a démontré que les cellules ex vivo sont non seulement fonctionnelles, mais aussi suffisamment flexibles pour reproduire le comportement de cellules présentes dans l’organisme humain. Elles peuvent notamment reproduire les effets de maladies liées aux plaquettes, ce qui ouvre de nouvelles possibilités de recherche. «Nous avons également pu reproduire la complexité de la moelle osseuse en y intégrant davantage de types cellulaires, et pas seulement les cellules progénitrices, puis montrer l’influence des différentes cellules de la moelle sur la production de cellules sanguines», explique Alessandra Balduini. Alessandra Balduini et son équipe poursuivent le perfectionnement du système, explorent de nouvelles applications et augmentent la capacité du bioréacteur. «En ce qui concerne la soie, nous avons encore beaucoup à faire: nous cherchons notamment à mieux comprendre son rôle dans le fonctionnement du système et à déterminer comment nous pouvons encore l’améliorer», conclut-elle.