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Bio-ingénierie

Mal de dos : des implants discaux générés à partir de nos propres cellules pour remplacer les disques

Les douleurs chroniques au dos et au cou résultent souvent d’une atteinte progressive des disques séparant les vertèbres de la colonne vertébrale (disques intervertébraux). Des disques développés en bio-ingénierie et à partir de nos propres cellules pourraient y remédier. Ce ne sont plus des prothèses mais de véritables structures de remplacement.

Mal de dos : des implants discaux générés à partir de nos propres cellules pour remplacer les disques Filip_Krstic/iStock

  • Publié 27.11.2018 à 12h14
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Une nouvelle étude, publiée dans Science Translational Medicine, décrit la fabrication d'un nouveau disque intervertébral en bio-ingénierie pour remplacer un disque intervertébral détérioré. Ce nouveau disque ne risque pas d'être rejeté puisqu'il est fabriqué en laboratoire grâce aux propres cellules des patients souffrant de douleurs au cou et au dos. L'étude, menée par une équipe de chercheurs américains, a été réalisée sur des rats, puis des chèvres.

Les disques intervertébraux sains servent à la fois d'articulation et d'amortisseurs entre les vertèbres. Ils fonctionnent en absorbant les stress subi par la colonne vertébrale lorsque nous nous déplaçons et en ajustant notre posture de la même manière qu'une suspension de voiture. L'usure des disques peut causer des douleurs dans différentes zones du dos ou du cou.

"Une étape majeure"

Les chercheurs ont voulu combiner les cellules souches des patients ou des animaux avec des assemblages de biomatériaux en laboratoire pour créer une structure composite destinée à être implantée dans la colonne vertébrale pour servir de disque de remplacement. Les cellules souches ont le potentiel de se "transformer" en cellules spécialisées, d’où leur utilisation massive dans de nombreuses recherches médicales.

Au cours des 15 dernières années, l’équipe de chercheurs a mis au point un disque de remplacement pour l’ingénierie tissulaire, passant d’expérimentations scientifiques fondamentales in vitro à des transplantations réelles sur de petits animaux, puis sur des animaux plus grands : en perspective, les essais sur l’homme.

"Il s'agit d'une étape majeure : construire un disque de cette taille dans un laboratoire, l'insérer puis l'intégrer avec le tissu environnant. C'est très prometteur", déclare Robert L. Mauck, co-auteur principal de l’étude. "Nous espérons ainsi, avec cet appareillage, remplacer le disque de manière biologique et fonctionnelle et retrouver toute l'amplitude du mouvement.", a-t-il ajouté.

De succès en succès

Dans un premier temps, les chercheurs ont testé les nouveaux disques - appelés "disc-like angle ply structures" ou structures pliées à angle droit en forme de disque" (DAPS) - dans des queues de rat pendant 5 semaines. Dans une nouvelle recherche, l’équipe a encore perfectionné les disques de remplacement en les modifiant, nouveau disque appelé eDAPS, pour imiter la structure du segment vertébral natif. Ils ont testé ce nouveau modèle chez le rat encore, mais cette fois jusqu'à 20 semaines. Après plusieurs tests, les chercheurs ont découvert que, dans le cas du rat, eDAPS a restauré efficacement la structure et la fonction du disque original.

Forts de ces succès, les chercheurs ont ensuite implanté l'eDAPS dans la colonne cervicale de chèvres. La chèvre a été choisi parce que ses disques vertébraux cervicaux ont des dimensions similaires à celles de l'homme et que ces animaux bénéficient d'une stature semi-dressée. Après quatre semaines, l'essai est concluant : les eDAPS s'intègrent bien aux tissus environnants et la fonction mécanique des disques correspond au moins, voire en mieux, à celle des disques cervicaux d'origine des chèvres.

"De très bonnes raisons d’être optimiste"

"Je pense que c'est vraiment excitant que nous soyons allés si loin, de la queue de rat jusqu'à l'implant à taille humaine", a déclaré le Dr Harvey E. Smith, co-auteur principal de l’étude. "Je pense qu'il y a de très bonnes raisons d'être optimiste sur le fait que nous pourrions atteindre ce même succès, si ce n'est le dépasser avec les disques techniques chez les hommes."

Pour les chercheurs, la prochaine étape consistera à mener d'autres essais plus poussés sur les chèvres, pour mieux comprendre l'efficacité du traitement par eDAPS. En outre, l’équipe de recherche envisage de tester les eDAPS dans des cas de dégénérescence du disque intervertébral humain.

"Il est préférable d'implanter un dispositif biologique constitué de nos propres cellules", note le Dr Smith, ajoutant que "nous sommes en train d'utiliser un véritable dispositif de remplacement préservant le mouvement, conçu par génie tissulaire. Ce qui n'a jamais été fait en orthopédie."

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