Des chercheurs du département d'orthopédie de l'hôpital Tongji de l'université Tongji à Shanghai ont utilisé avec succès un nanobiomatériau appelé hydroxyde double en couches (LDH) pour inhiber l'environnement inflammatoire entourant les lésions de la moelle épinière chez la souris, accélérer la régénération des neurones et la reconstruction du circuit neuronal de la colonne vertébrale. Les chercheurs ont également pu identifier le mécanisme génétique sous-jacent par lequel fonctionne la LDH. Cette compréhension devrait permettre de modifier davantage la thérapie qui, en combinaison avec d'autres éléments, pourrait enfin produire un système cliniquement applicable pour le soulagement des lésions de la moelle épinière chez l'homme.

La recherche a été publiée dans la revue American Chemical Society ACS Nano le 2 février.

Il n'existe pas de traitement efficace pour les lésions de la moelle épinière, qui s'accompagnent toujours de la mort des neurones, rupture d'axones ou de fibres nerveuses, et l'inflammation. Même si le corps continue de générer de nouvelles cellules souches neurales, ce microenvironnement inflammatoire (l'immédiat, conditions à petite échelle sur le site de la lésion) entrave gravement la régénération des neurones et des axones. Pire encore, l'activation prolongée des cellules immunitaires dans cette zone entraîne également des lésions secondaires du système nerveux, à son tour, empêchant les cellules souches de se différencier en de nouveaux types cellulaires.

Si cette réponse immunitaire agressive au site de la lésion pouvait être modérée, il est possible que les cellules souches neurales commencent à se différencier et qu'une régénération neurale se produise.

Dans les années récentes, une série de nouveaux biomatériaux à l'échelle nanométrique - des matériaux naturels ou synthétiques qui interagissent avec les systèmes biologiques - ont été conçus pour aider à l'activation des cellules souches neurales, ainsi que leur mobilisation et leur différenciation. Certains de ces "nanocomposites" sont capables de délivrer des médicaments au site de la lésion et d'accélérer la régénération neuronale. Ces nanocomposites sont particulièrement intéressants pour le traitement de la moelle épinière en raison de leur faible toxicité. Cependant, peu ont la capacité d'inhiber ou de modérer la réaction immunitaire sur le site, et donc ne pas s'attaquer au problème sous-jacent. De plus, les mécanismes sous-jacents de leur fonctionnement restent flous.

L'hydroxyde double nanocouche (LDH) est une sorte d'argile avec de nombreuses propriétés biologiques intéressantes concernant les lésions de la moelle épinière, dont une bonne biocompatibilité (capacité à éviter le rejet par l'organisme), biodégradation sûre (dégradation et élimination des molécules après application), et une excellente capacité anti-inflammatoire. La LDH a déjà été largement explorée en génie biomédical en ce qui concerne la régulation de la réponse immunitaire, mais principalement dans le domaine de la thérapie anti-tumorale.

"Ces propriétés ont fait de la LDH un candidat vraiment prometteur pour la création d'un microenvironnement beaucoup plus bénéfique pour la récupération des lésions de la moelle épinière, " dit Rongrong Zhu du département d'orthopédie de l'hôpital de Tongji, premier auteur de l'étude.

Sous la direction de Liming Cheng, auteur correspondant de l'étude, l'équipe de recherche a transplanté la LDH dans le site de la blessure de souris, et a constaté que le nanobiomatériau avait considérablement accéléré la migration des cellules souches neurales, différenciation neuronale, activation des canaux d'excitation des neurones, et l'induction de l'activation du potentiel d'action (influx nerveux). Les souris ont également montré un comportement locomoteur significativement amélioré par rapport au groupe de souris témoin. En outre, lorsque la LDH a été associée à la Neurotrophine-3 (NT3), une protéine qui favorise la croissance et la différenciation de nouveaux neurones, les souris ont bénéficié d'effets de récupération encore meilleurs que la LDH seule. En substance, le NT3 stimule le développement neuronal tandis que le LDH crée un environnement où ce développement est autorisé à prospérer.

Puis, via le profilage transcriptionnel, ou l'analyse de l'expression génique de milliers de gènes à la fois, les chercheurs ont pu identifier comment la LDH effectue son assistance. Ils ont découvert qu'une fois que la LDH est attachée aux membranes cellulaires, il provoque une activation plus importante du gène « transforming growth factor-β receptor 2 » (TGFBR2), diminution de la production de globules blancs qui augmentent l'inflammation et augmentation de la production de globules blancs qui inhibent l'inflammation. Lors de l'application d'un produit chimique qui inhibe le TGFBR2, ils ont découvert que les effets bénéfiques étaient inversés.

La compréhension de la façon dont la LDH exerce ces effets devrait maintenant permettre aux chercheurs de peaufiner la thérapie pour améliorer ses performances et enfin de créer un système thérapeutique complet pour les lésions de la moelle épinière, en combinant ces biomatériaux avec des facteurs neurotrophiques comme NT3 qui peuvent être utilisés dans des applications cliniques. sur les gens.