Un hydrogel qui répare les tissus déchirés

Dominique Pioletti et Peyman Karami © Alain Herzog 2021 EPFL

Dominique Pioletti et Peyman Karami © Alain Herzog 2021 EPFL

À l’EPFL, des scientifiques ont conçu un gel injectable qui s’attache à différents tissus mous pour coller des déchirures dues à des accidents ou des chocs traumatiques. 


La déchirure de tissus mous peut survenir lors d’une chute à ski, d’un accident de la route ou d’autres accidents domestiques. Dans toutes ces situations, le chirurgien est confronté à la difficile tâche de recoller les parties lésées, le plus souvent à l’aide de sutures qui endommagent encore plus le tissu qu’il ne le guérit. Pour Dominique Pioletti, professeur à la faculté des sciences et techniques de l’ingénieur, les résultats obtenus par ces opérations ne sont pas toujours satisfaisants, car les tissus réparés, tels que le cartilage ou la cornée, ont de la peine à rester soudés de manière homogène. Depuis plusieurs années, différents groupes de recherche à travers le monde essaient de développer des colles pour tissus mous qui résistent aux sollicitations mécaniques présentes dans le corps. Les scientifiques du laboratoire de Dominique Pioletti se sont penchés sur la fabrication d’un biomatériau injectable qui adhère à différents tissus. Ce gel peut être utilisé pour des traitements liés à des lésions. Leurs résultats sont publiés dans Macromolecular Rapid Communications.

Comme une colle

Cet hydrogel, composé à plus de 85 % d’eau, possède le double avantage d’être injectable partout dans le corps et de présenter des propriétés adhésives. « L’originalité de ce matériau est qu’il change de consistance. Au moment de l’injection, il se trouve sous forme liquide. Puis, une source lumineuse le fait durcir tout en favorisant son adhésion sur les tissus », indique Peyman Karami, postdoctorant au laboratoire de biomécanique en orthopédie. Pour y arriver, les scientifiques ont développé une formulation innovante pour contrôler de manière indépendante les propriétés mécaniques et adhérentes du gel. Cette approche permet d’obtenir un hydrogel polyvalent pouvant être utilisé comme une colle pour les différents tissus mous du corps humain.

Molécule issue des moules

Pour obtenir cette polyvalence, les chercheurs ont ajouté au polymère composant leur gel de départ, des molécules responsables de l’attachement aux tissus. La première, nommée DOPA, est issue des moules. « Grâce à cette molécule, les moules peuvent s’accrocher solidement à n’importe quelles matières, organiques ou non », explique Dominique Pioletti.

Le gel est directement injecté dans les tissus. © Alain Herzog 2021 EPFL

La deuxième est un acide aminé produit naturellement par le corps humain. « Ces deux molécules offrent l’avantage de ne pas engendrer de réactions du corps, contrairement à certaines colles médicales, rendant ainsi notre gel totalement biocompatible », souligne Peyman Karami. Afin de renforcer l’adhésion du gel, celui-ci présente des propriétés de dissipation particulières. « Il faut arriver à une consistance où l’hydrogel peut disperser l’énergie mécanique induite par sa déformation pour que cette dernière ne se transmette pas de façon destructive à l’interface entre l’hydrogel et le tissu », précise Peyman Karami. 

Durée de vie limitée

Cet hydrogel comporte un avantage supplémentaire : sa composition peut inclure des médicaments ou des cellules favorisant la guérison de tissu lésé comme le cartilage qui ne se régénère pas spontanément. Le gel est biodégradable et se résorbe au fur et à mesure de la cicatrisation des tissus traités. « Nos tests in vitro ont montré que cet hydrogel adhère sur différents tissus tels du cartilage, du ménisque, le cœur, le foie, les poumons, les reins ou encore la cornée. Nous avons fabriqué une sorte de gel universel », affirme Dominique Pioletti. 

L’équipe de scientifiques vient de recevoir un fonds Innosuisse pour poursuivre sa recherche dans des applications orthopédiques en collaboration avec des chirurgiens du CHUV. Dominique Pioletti espère que cet hydrogel sera disponible sur le marché d’ici cinq ans. 

Funding

Ce travail est supporté financièrement par une bourse du Fonds National Suisse de la Recherche Scientifique (# CR23I3_159301).

References

Peyman Karami, Naser Nasrollahzadeh, Céline Wyss, Aine O’Sullivan, Martin Broome, Philip Procter, Pierre-Etienne Bourban, Christophe Moser, Dominique P. Pioletti. An intrinsically‐adhesive family of injectable and photo‐curable hydrogels with functional physicochemical performance for regenerative medicine, Macromolecular Rapid Communications (MARC), DOI : 10.100 2/marc.202000660