Les implants `` faits de vos propres cellules '' pourraient mettre fin aux maux de dos
Les douleurs au dos et au cou sont souvent le résultat de l'endommagement progressif des disques qui séparent les vertèbres spinales. Grâce à de nouvelles recherches multidisciplinaires, nous pourrions bientôt avoir une meilleure solution à ce problème: des disques bio-conçus issus des propres cellules d’une personne.
La dégénérescence des disques intervertébraux est un problème courant qui affecte un large segment de la population.
En règle générale, des disques intervertébraux sains fonctionnent en absorbant le stress placé sur la colonne vertébrale lorsque nous nous déplaçons et ajustons notre posture de la même manière qu'une suspension de voiture.
Si ces disques s’usent, cela peut causer des douleurs dans diverses zones du dos ou du cou d’une personne.
Jusqu'à présent, les traitements de la dégénérescence des disques intervertébraux comprennent la chirurgie de fusion vertébrale et le remplacement des disques endommagés par des disques artificiels.
Cependant, ces approches apportent des avantages limités car elles ne peuvent pas restaurer la pleine fonction des disques intervertébraux qu'elles remplacent.
À présent, une équipe de recherche multidisciplinaire de la Perelman School of Medicine, de la School of Engineering and Applied Science et de la School of Veterinary Medicine de l’Université de Pennsylvanie vise à résoudre ce problème en développant des disques intervertébraux bio-ingénierie fabriqués à partir des propres cellules souches d’un individu.
Les cellules souches sont des cellules indifférenciées qui ont le potentiel de «se transformer» en n'importe quelle cellule spécialisée. C'est pourquoi ils sont devenus le centre de multiples études de recherche médicale, y compris celle en cours.
Les chercheurs de l'Université de Pennsylvanie travaillent depuis 15 ans sur des modèles de disques bio-conçus - d'abord dans des études en laboratoire, puis dans des études sur de petits animaux, et plus récemment dans des études sur de grands animaux.
«Il s'agit d'une étape majeure: faire pousser un disque aussi grand en laboratoire, l'introduire dans l'espace disque, puis le faire commencer à s'intégrer avec le tissu natif environnant. C’est très prometteur », déclare le professeur Robert L. Mauck, coauteur principal de la présente étude.
«La norme actuelle de soins ne restaure pas réellement le disque, donc notre espoir avec cet appareil technique est de le remplacer de manière biologique et fonctionnelle et de retrouver une amplitude de mouvement complète», ajoute-t-il.
Études sur les animaux réussies jusqu'à présent
Auparavant, les chercheurs ont testé les nouveaux disques - appelés «structures de plis angulaires en forme de disque» (DAPS) - dans des queues de rat pendant 5 semaines.
Dans la nouvelle étude, dont les résultats apparaissent dans la revue Médecine translationnelle scientifique, l'équipe a encore développé les disques techniques. Ils ont ensuite testé le nouveau modèle - appelé «DAPS modifié par la plaque d'extrémité» (eDAPS) - chez des rats à nouveau, mais cette fois pendant 20 semaines.
La nouvelle structure du disque bio-ingénierie lui permet de mieux conserver sa forme et de s'intégrer plus facilement aux tissus environnants.
À la suite de plusieurs tests - IRM et plusieurs analyses tissulaires et mécaniques approfondies - les chercheurs ont découvert que, dans le modèle de rat, eDAPS restaurait efficacement la structure et la fonction du disque d'origine.
Ce succès initial a motivé l'équipe de recherche à étudier l'eDAPS chez les chèvres, et ils ont implanté le dispositif dans les épines cervicales de certains animaux. Les scientifiques ont choisi de travailler avec des chèvres car, comme ils l'expliquent, les disques cervicaux de la colonne vertébrale des chèvres ont des dimensions similaires à celles des humains.
De plus, les chèvres ont une stature semi-verticale, ce qui permet aux chercheurs de rapprocher leur étude des essais sur l'homme.
«Une très bonne raison d’être optimiste»
Les tests des chercheurs sur les chèvres ont également été couronnés de succès. Ils ont remarqué que l'eDAPS s'intégrait bien au tissu environnant et que la fonction mécanique des disques correspondait au moins, sinon dépassait, à celle des disques cervicaux d'origine des chèvres.
«Je pense que c’est vraiment excitant que nous soyons arrivés aussi loin, de la queue de rat jusqu’aux implants à taille humaine», déclare le Dr Harvey E. Smith, co-auteur principal de l’étude.
«Quand vous regardez le succès dans la littérature des dispositifs mécaniques, je pense qu'il y a une très bonne raison d'être optimiste que nous pourrions atteindre ce même succès, sinon le dépasser avec les disques techniques.
Dr Harvey E. Smith
Les chercheurs affirment que la prochaine étape consistera à mener d'autres essais plus approfondis sur des chèvres, ce qui permettra aux scientifiques de mieux comprendre le fonctionnement d'eDAPS.
En outre, l'équipe de recherche prévoit de tester eDAPS dans des modèles de dégénérescence du disque intervertébral humain, nous l'espérons, se rapprochant ainsi des essais cliniques.
«Il est très souhaitable d'implanter un dispositif biologique fait de vos propres cellules», note le Dr Smith, ajoutant que «l'utilisation d'un véritable dispositif de remplacement de préservation du mouvement par ingénierie tissulaire dans une arthroplastie de cette nature n'est pas quelque chose que nous ont encore fait en orthopédie. »
«Je pense que ce serait un changement de paradigme quant à la façon dont nous traitons réellement ces maladies de la colonne vertébrale et à la façon dont nous abordons la reconstruction des articulations en ménageant les mouvements», poursuit-il.
