Un nouveau mécanisme made by LIST pour la régénération osseuse

De nombreuses maladies peuvent affecter notre capacité à régénérer des tissus osseux, pourtant essentiels à la guérison d’une fracture. A ce titre, des scientifiques du monde entier travaillent au développement de thérapies capables de favoriser une régénération plus rapide et de meilleure qualité. Pour ce faire, des nanoparticules sont parfois utilisées dans un implant au niveau de la fracture. Elles abritent des molécules qui protègent le corps humain contre des infections et favorisent la transformation de cellules souches – c’est-à-dire sans fonction définie - en cellules osseuses.

Si les nanoparticules sont présentes en trop grande quantité, ces techniques ont l’inconvénient de provoquer d’importants effets secondaires. Certains types de plasma peuvent aussi, dans des conditions spécifiques, favoriser la prolifération et la différentiation des cellules souches. Toutefois, la fenêtre d’utilisation entre les effets positifs sur les cellules osseuses et leur dégradation est étroite.

Une association unique pour une régénération plus efficace et plus sûre

Afin de proposer une approche plus efficace et plus sûre pour le patient, David Duday et son équipe, du département Materials Research and Technology au LIST, ont développé une recette unique. En associant la technologie du plasma à des nanoparticules brevetées par le LIST, fonctionnalisées par l’UC Louvain et chargées dans un implant par l’Université médicale de Lublin, ils ont pu accroître significativement le processus de régénération osseuse tout évitant les effets cytotoxiques liés à l’utilisation du plasma.

La clef de cette prouesse repose sur l’utilisation de nanoparticules métalliques qui orientent la transformation de nos cellules souches en cellules osseuses. « Ces particules métalliques sont disséminées à la surface de plus grandes nanoparticules de silice et agissent comme des nano-antennes.  Sous exposition au faisceau plasma, elles conduisent, à proximité des cellules souches, à la génération de molécules favorisant leur prolifération et leur différentiation en cellules osseuses », explique David. Cette approche, qui repose sur un ciblage plus précis des cellules, permet d’utiliser moins de plasma et moins de nanoparticules. Par rapport aux méthodes actuelles, les effets secondaires, tout comme le nombre de cellules souches perdues, sont donc moindres.

La recherche en nanomatériaux pour une médecine personnalisée de pointe

A travers ce projet financé par le Fonds National de la Recherche Luxembourg et des agences de financement européennes dans le cadre du programme M-Era.net, les chercheurs du LIST et leurs partenaires ont non seulement réussi à accroître les capacités de régénération osseuse en culture in vitro, mais aussi ouvert la voie à une médecine personnalisée de pointe. Leur approche consiste en effet à injecter les cellules souches du patient, qui ont été préalablement prélevées et cultivées, dans l’implant.

Les chercheurs n’entendent cependant pas s’arrêter là. « Nous allons bien-entendu poursuivre nos recherches pour améliorer encore davantage notre mécanisme en termes d’efficacité et de maturité. Et, l’un de nos objectifs serait de parvenir à fabriquer des implants personnalisés à placer au niveau de la fracture en procédant à une impression 3D basée sur le scanner du patient », conclut David.

Partners

• Université Catholique de Louvain (BE)
• Polytechnic University of Catalonia (ES)
• Laboratory of Plasma Technology and Renewable Energy, Institute of Electrotechnics and Electrotechnology, Lublin University of Technology (PL)
• Medical University of Lublin- Chair of Biochemistry and Biotechnology, Pharmaceutical Faculty (PL)
• CELLON S.A. (LU)