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Des avancées dans la conception de biomatériaux et la validation de tissus

Le consortium du projet BIODESIGN a permis de réaliser, dernièrement, des progrès dans le monde de la conception des biomatériaux et de la validation des tissus. Un partenariat de 19 équipes de recherche et cliniques de centres universitaires, de petites sociétés pharmaceutiqu...
Des avancées dans la conception de biomatériaux et la validation de tissus
Le consortium du projet BIODESIGN a permis de réaliser, dernièrement, des progrès dans le monde de la conception des biomatériaux et de la validation des tissus. Un partenariat de 19 équipes de recherche et cliniques de centres universitaires, de petites sociétés pharmaceutiques et de grandes sociétés biotechnologiques conçoit et développe actuellement des approches thérapeutiques de dernier cri pour aider à traiter les lésions traumatiques et les maladies dégénératives chez l'homme et à soulager les patients de leur souffrance.

Une équipe de chercheurs de l'UCL («University College London») au Royaume-Uni, dirigée par le professeur Robert Brownes, a réalisé des progrès dans la conception de biomatériaux. Son équipe a abordé l'un des principaux problèmes en utilisant des biomatériaux à base de collagène pour la réparation des tissus; le problème est lié au fait qu'en utilisant des matériaux présentant des facteurs et des cellules de croissance, le «mélange» peut se développer dans toutes les directions, d'une façon ne correspondant pas à l'alignement et au positionnement stricts de la croissance des tissus. Ceci signifie que la matière utilisée pour réparer les tissus doit pouvoir fournir à la fois les éléments de structure et la direction de réparation du tissu pour permettre son intégration fonctionnelle au tissu environnant. En combinant la compression et la photodynamique, des approches de mélange dépendant de la lumière, l'équipe de Brown est parvenue à créer un système matériel très structuré pouvant être adapté à de multiples tissus complexes.

Des recherches de ce type ont été menées par l'équipe de recherche compatriote Oommen Varghese à l'Université d'Uppsala, en Suède. Des études sur l'utilisation de biomatériaux à base de molécules d'origine naturelle à partir de la matrice extra-cellulaire ont été menées. L'équipe a développé un système très polyvalent adapté à des méthodes thérapeutiques. Elle a développé des hydrogels injectables avec une cinétique réglable de libération de protéines thérapeutiques issues de certaines structures moléculaires (notamment l'acide hyaluronique et les glycosaminoglycanes) et qui soutiennent la réparation des tissus.

Les équipes de l'Université de Nottingham, dirigées par le professeur Kevin Shakesheff, et l'Université d'Uppsala, ont créé une série de biomatériaux aptes à traiter des maladies osseuses très spécifiques. Ils ont ouvert un marché d'options réelles pour tous les troubles osseux possibles. Des matériaux ont déjà été développés pour les maladies osseuses touchant les gros os et le crâne; mais ces matériaux ne sont pas vraiment adaptés aux petits os, tout aussi importants, comme ceux trouvés dans l'oreille. L'équipe de Shakesheff a mis au point une structure biodégradable adaptée à la régénération de cellules ciliées des os de l'oreille. À ce niveau d'études, il s'agit de la première structure de ce type pour cette application pouvant être collée dans une cavité et durcissant dans le corps. L'équipe d'Uppsala a utilisé des matériaux existants qu'elle a combinés avec des phosphonates; une forme typique de médicament utilisé pour traiter l'ostéoporose, pour générer deux nouveaux types de matériaux. Le premier contribue à la formation d'une structure de soutien alors que le deuxième aide à parfaire, protéger et encourager la croissance et l'interaction cellulaires.

Les équipes de la Fondation AO, en Suisse, et de l'Université de Southampton, au Royaume-Uni, ont commencé à identifier des solutions plus informatives aptes à fournir des informations cohérentes permettant de prendre les bonnes décisions pour le développement des traitements des tissus humains. L'équipe suisse, dirigée par le chercheur Martin Stoddart, a examiné les cellules utilisées pour les premiers tests d'évaluation de la capacité des matériaux à induire une génération osseuse. L'équipe a pu identifier deux lignées cellulaires immortalisées qui correspondent de très près aux cellules humaines. Ce résultat a permis d'identifier les cellules à analyser plus en profondeur dans de futures recherches; le développement ultérieur devrait ne concerner que les matériaux générant tous les résultats positifs nécessaires, au-dessus des seuils requis pour l'effet des matériaux désiré.

L'équipe du professeur Richard Oreffo de l'Université de Southampton vise à identifier des modèles moins chers, plus rapides et plus informatifs pour concevoir des stratégies de réparation des tissus. Il les a revues, en utilisant de jeunes cultures d'os de poulets comme un intermédiaire entre les dosages cellulaires et des études sur des souris. De jeunes os de poulets peuvent être enlevés chirurgicalement et cultivés dans des boîtes de Pétri et les effets des os pour promouvoir les matériaux de réparation testés comme différentielle et unique réponse à des stimuli exogènes fournissent un modèle intéressant pour les tests des facteurs de croissance et des thérapies de dépistage. Avec cette méthode, le nombre de matériaux transformés en modélisation animale diminue considérablement, créant un impact économique, plus rapide et plus important et des informations plus éthiques.

Une équipe de l'UCL, dirigée par le professeur Giulio Cossua, a mené une recherche sur la validation du tissu musculaire squelettique. L'équipe a finalisé, en collaboration avec l'équipe du professeur Dror Seliktar du Technion - Israel Institute of Technology, en Israël, la première série d'expériences précliniques combinant des cellules souches musculaires avec des biomatériaux. Deux signaux de développement et un facteur de croissance ont été identifiés; ils peuvent avoir un impact significatif sur les cellules musculaires dans le tissu même en déterminant et modifiant leur comportement. Même si les cellules et les matériaux sont testés séparément dans les essais cliniques, il existe un potentiel de combinaison rapide et de tests sur les humains.

Et ce ne sont que les prémices de la recherche; l'optimisation de types de cellules, de nouveaux matériaux et de facteurs de croissance et signaux de développement plus précis tous intégrés dans une thérapeutique commune représente l'avenir de cette voie thérapeutique. Tout ceci annonce les nouvelles approches mises au point par le projet BIODESIGN.

Le projet BIODESIGN répond à une forte demande d'un cadre scientifico-technologique et de création de protocoles pour sélectionner et adapter plus rapidement et à moindre coût des matériaux bio-inspirés fonctionnels. Il vise à utiliser avec succès une approche «modulaire» pour diriger la fabrication de matériaux, utiliser une technologie habilitante et enfin présenter ces matériaux et technologies dernier cri aux investisseurs européens. Le projet est cofinancé par le programme 7e PC européen et sa recherche est coordonnée par le Professeur Jons Hilborn de l'Université d'Uppsala, en Suède.

«Ces résultats publiés sont les premières démonstrations publiques de la pertinence et de l'impact du plan d'origine de projet BIODESIGN. Nous avons déjà démontré l'absence de corrélation entre les résultats cliniques chez les humains et les essais de développement historiques utilisés lors du développement préclinique et nous progressons actuellement dans la conception rationnelle de véritables thérapies régénératives basées sur les besoins identifiés des patients et l'état de la connaissance de l'art. Bien que nous soyons encore éloignés d'une application clinique, les bases posées par les partenaires sont très solides et très prometteuses pour l'avenir», conclut le professeur Hilborn.

Source: Université d'Uppsala

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