Dominique Pioletti, responsable du Laboratoire de biomécanique en orthopédie (EPFL-CHUV-DAL LBO) et Harm-Anton Klok, responsable du Laboratoire des polymères (EPFL-STI-IMX-LP) à l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), ont développé, dans le cadre du Programme national de recherche « Matériaux intelligents » (PNR 62), un procédé novateur à base d’hydrogel qui pourrait, à terme, permettre de régénérer le cartilage tel que celui du genou.
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L’équipe s’est basée sur les connaissances actuelles concernant la méthode de régénération du cartilage. Le cartilage n’étant pas vascularisé, il est difficile à régénérer. En effet, le processus reste dépendant de plusieurs facteurs. Dans une articulation, les chondrocytes, cellules cartilagineuses, sont stimulées et n’actionnent leurs récepteurs sensibles aux facteurs de croissance que lorsque l’articulation est en mouvement – et donc que le cartilage subit une contrainte mécanique répétée telle que la charge imposée par le corps à chaque pas – depuis 5 à 20 minutes.
L’efficacité d’un traitement médical ne serait donc optimal qu’une fois les récepteurs déployés et le médicament doit pouvoir être diffusé de façon retardée. Ainsi, l’équipe de recherche a développé un matériau intelligent capable de libérer une substance qu’au bout de 5 à 8 min d’échauffement dû aux frottements provoqués par les mouvements de l‘articulation.
Ce matériau est composé d’hydrogel, de nanoparticules de type liposomes sensibles à une variation de température et dont la température basse de solubilité (LCST) se situe entre 36 et 37°C et d’un médicament (actuellement remplacé dans les expériences par un colorant). Échauffés par les mouvements répétitifs, les liposomes présents dans la matrice d’hydrogel vont réagir à une température donnée en diminuant leur diamètre d’un quart (de 340 nm à 255 nm).
Cela provoque un gain d’espace et donc une perméabilité de la matrice qui permet la diffusion du colorant dans la zone voulue. Comme le montrent les diverses expériences développées pour analyser le fonctionnement précis de l’ensemble hydrogel-nanoparticules de liposome-colorant sous l’effet de contraintes mécaniques répétées, le regroupement de ces trois éléments au sein du matériau composite est nécessaire au bon fonctionnement du procédé.
Le matériau composite ainsi développé pourrait à terme être implanté au sein du cartilage lésé grâce à la technique chirurgicale de l’arthroscopie puis stimulé avec un travail de physiothérapie adapté permettant une bonne diffusion du médicament. Mais avant d’en arriver là, les chercheurs cherchent des partenaires prêts à investir afin de réaliser les études cliniques et développer un matériau composite similaire composé, cette fois, d’éléments biodégradables et sûrs et dans lequel une substance médicamenteuse telle que le facteur de croissance de type TGF-bêta remplacera le colorant utilisé expérimentalement.
Source : Santé Orthopédique. Dr. Khaled BENOKBA, médecin assistant en chirurgie orthopédique
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