Une nouvelle méthode pour régénérer le cartilage
Des scientifiques de l’EPFL ont mis au point un hydrogel intelligent qui pourrait permettre de régénérer le cartilage. La méthode consiste à larguer des médicaments au bon endroit et au bon moment. A l’avenir, les dégâts causés par une lésion du cartilage ne seront plus forcément irréversibles.
Contrairement aux os du corps humain, le cartilage n'est pas vascularisé et il a énormément de peine à se régénérer après une lésion. Une blessure au niveau de l'articulation, fréquente chez les sportifs, entraîne la dégénérescence du cartilage, et l'apparition d'arthrose. Ces dommages sont irréversibles, et il n'existe pas de traitements efficaces.
A l’EPFL, les scientifiques Dominique Pioletti et Harm-Anton Klok ont développé un hydrogel capable d’entraîner la régénération du cartilage. Dans une articulation, les cellules productrices de cartilage ne sont réceptives à un traitement que lorsqu’elles sont soumises à une contrainte mécanique répétée, comme la charge que leur impose le corps à chaque pas. Dans le cadre du Programme national de recherche suisse Matériaux intelligents (PNR 62), les chercheurs ont donc mis au point un hydrogel capable de délivrer un stimulant aux cellules uniquement lors d’un mouvement réitéré. Les résultats sont publiés dans Biomaterials.
Au bon endroit et au bon moment
Responsables de la production de cartilage, les cellules «chondrocytes» sont très peu stimulées lorsque le corps est au repos. En revanche, lorsque l'articulation s'active, elles se dotent de récepteurs sensibles aux facteurs de croissance produits dans l'organisme, et se mettent au travail. C'est également à ce moment précis qu'elles sont capables d'absorber un traitement les aidant à régénérer le cartilage abîmé. «Les récepteurs n'apparaissent qu'au bout de 5 à 20 minutes de mouvement réitéré, commente Dominique Pioletti. Nous avons donc développé une méthode permettant de larguer le médicament de manière retardée.»
Lorsque l’articulation du genou est sollicitée, les frottements génèrent de la chaleur. C’est sur ce concept que se base la nouvelle méthode. La matrice d'hydrogel a été conçue afin de ne délivrer le médicament que lorsqu’elle a atteint une certaine température, c’est-à-dire après un nombre précis de mouvements. Cet effet est obtenu grâce à la présence dans l’hydrogel de nanoparticules de type liposome et d’un médicament (facteur de croissance de type TGF beta). Au bout de 5 à 10 minutes, sous l'effet de la chaleur, le diamètre des nanoparticules diminue d'un tiers, ce qui crée de l'espace dans la matrice et permet au médicament de se déverser dans la zone voulue. Ce mécanisme permet d'effectuer un largage retardé du traitement dans le genou à un moment-clé pour la reconstruction du cartilage.
Une chirurgie peu invasive
A terme, il suffirait donc d'implanter la matrice dans la partie du cartilage lésée via une arthroscopie, par exemple, puis d'effectuer un travail de physiothérapie adapté, afin que le médicament ait un maximum d'efficacité.
Il reste cependant du chemin à parcourir avant que cette technique innovante n'apparaisse sur le marché. Pour l'heure, les chercheurs ont démontré le concept mécanique, en remplaçant dans l’hydrogel la substance médicamenteuse par un colorant. Des adaptations seront encore nécessaires. «Plusieurs médecins ont montré leur intérêt pour cette recherche. Nous essayons maintenant de trouver des partenaires et d'améliorer la méthode», conclut Dominique Pioletti.
Texte : Laure-Anne Pessina / FNS