Le cartilage ne guérit ni ne se régénère après des dommages, Ainsi, le cartilage artificiel pourrait aider de nombreuses personnes dont les articulations sont endommagées par l'usure, blessure ou maladie. Le cartilage cultivé en laboratoire cultivé sous tension (en haut) présente des propriétés mécaniques et chimiques similaires à celles du cartilage naturel, ce qui permet à nos articulations de bouger en douceur. L'image du bas montre la modélisation informatique de la distribution des contraintes à travers le tissu artificiel. Crédit :laboratoire Athanasiou, UC Davis
Ingénieurs biomédicaux à l'Université de Californie, Davis, ont créé un tissu cultivé en laboratoire semblable au cartilage naturel en lui donnant un peu d'étirement. Le tissu, cultivé sous tension mais sans échafaudage de support, montre des propriétés mécaniques et biochimiques similaires au cartilage naturel. Les résultats sont publiés le 12 juin dans la revue Matériaux naturels .
Le cartilage articulaire offre une surface lisse pour que nos articulations bougent, mais il peut être endommagé par un traumatisme, maladie ou surutilisation. Une fois endommagé, il ne repousse pas et est difficile à remplacer. Le cartilage artificiel qui pourrait être implanté dans les articulations endommagées aurait un grand potentiel pour aider les gens à retrouver la mobilité.
Le cartilage naturel est formé de cellules appelées chondrocytes qui se collent les unes aux autres et produisent une matrice de protéines et d'autres molécules qui se solidifient en cartilage. Les bio-ingénieurs ont essayé de créer du cartilage, et d'autres matériaux, en laboratoire en cultivant des cellules sur des échafaudages artificiels. Plus récemment, ils se sont tournés vers des systèmes « sans échafaudage » qui représentent mieux les conditions naturelles.
L'équipe de l'UC Davis, dirigé par le professeur Kyriacos Athanasiou, Département de génie biomédical, fait croître des chondrocytes humains dans un système sans échafaudage, permettant aux cellules de s'auto-assembler et de se coller ensemble à l'intérieur d'un dispositif spécialement conçu. Une fois les cellules assemblées, ils ont été mis sous tension - légèrement étirés - pendant plusieurs jours. Ils ont également montré des résultats similaires en utilisant des cellules bovines.
« Comme ils étaient étirés, ils sont devenus plus raides, " a déclaré Jerry Hu, un ingénieur de recherche et co-auteur de l'étude. "Nous pensons que le cartilage est fort en compression, mais le mettre sous tension a des effets dramatiques."
Le nouveau matériau avait une composition et des propriétés mécaniques similaires au cartilage naturel, ils ont trouvé. Il contient un mélange de glycoprotéines et de collagène, avec des réticulations entre les brins de collagène donnant de la résistance au matériau.
Des expériences avec des souris montrent que le matériel cultivé en laboratoire peut survivre dans un environnement physiologique. L'étape suivante, Hu a dit, consiste à placer le cartilage cultivé en laboratoire dans une articulation porteuse, pour voir s'il reste durable sous contrainte.
« Dans cette étude approfondie, nous avons montré que nous pouvons enfin concevoir un tissu qui présente les caractéristiques de traction et de compression du tissu natif, " Athanasiou a déclaré. "Le cartilage artificiel que nous fabriquons est entièrement biologique avec une structure semblable à du vrai cartilage. Plus important encore, nous pensons avoir résolu le problème complexe de fabriquer en laboratoire des tissus suffisamment solides et rigides pour supporter les charges extrêmement élevées rencontrées dans les articulations telles que le genou et la hanche. »
