Les implants électroniques biodégradables ont, depuis quelques années, le vent en poupe. Pourtant, le rapide essor de ces implants se heurte à la nécessité de les alimenter, avec du matériel de petite taille, biocompatible et tout aussi biodégradable, mais également non polluant. Un groupe de chercheurs de l’université de l’Illinois aurait trouvé une solution : une batterie miniature qui, après épuisement, se décomposerait lentement dans l’organisme, associant du magnésium et – au choix – du fer, du tungstène ou du molybdène (un métal de transition souvent employé dans certains alliages, les électrodes ainsi que les catalyseurs).

Cette batterie bio ne serait encore capable de fournir qu’un faible voltage (de 0,45 à 0,75 Volt environ, selon le métal choisi), mais les chercheurs auraient tout de même réussi à créer une batterie suffisamment puissante pour alimenter une diode électroluminescente (DEL) conventionnelle, en combinant plusieurs cellules en série.

Le temps nécessaire à la dégradation varie en fonction de la température : placée dans une solution d’eau salée à température corporelle, une batterie comprenant quatre cellules se désagrège en onze jours. Si la température est portée à 85 degrés Celsius, il faut compter huit jours supplémentaires pour dissoudre presque entièrement les accumulateurs, laissant quelques neuf milligrammes de déchets inoffensifs derrière elle, exclusivement du magnésium. Les performances devraient être revues à la hausse tandis que les mensurations – 3,5 grammes au total, chaque cellule mesurant 3 centimètres par 1,3 – devraient vite diminuer, si l’on en croit l’équipe américaine.

Par Moonzur Rahman

Par Hubert Blatz

Le culte de la santé n’a jamais été aussi poussé qu’aujourd’hui. Cela n’a pas échappé aux grands pontes de la technologie mobile qui se sont empressés de se nicher dans ce type de services. Résultat, on assiste à un développement d’applications en pagaille, avec dans ce sillon celui des objets connectés. Le marché est fleurissant, comme l’est celui des smartphones. Aujourd’hui, c’est au tour de deux des acteurs les plus emblématiques, Google et Apple, de surfer sur cet engouement en livrant leur application phare : le Google Fit et le l’HealthBook.

Google Fit

Jusqu’à maintenant, si vous utilisiez une ou plusieurs applications mobiles dans les domaines de la santé et du sport, vous ne pouviez observer les résultats transmis par les capteurs des objets connectés que sur l’application en question.

Google va changer la donne avec la plateforme Google Fit, une base de données permettant de centraliser les informations de ces applications en un seul point. C’est bête comme chou, mais en interconnectant ces applications, Google apporte à l’utilisateur une vision d’ensemble de ses performances et lui simplifie ainsi la vie.

Des marques renommées comme Adidas, Nike, Withings ou encore Asus devraient normalement faire partie des premiers partenaires.

HealthBook

Annoncée au même moment que le nouvel IOS 8, lors de la dernière conférence d’Apple le 2 juin, l’application HealthBook promet de chambarder notre quotidien. Ce « carnet de santé » numérique révélera à son utilisateur, en temps réel, toutes les données ayant trait à sa santé telles que son poids, ses heures de sommeil, sa tension, ses taux de glucose dans le sang et d’oxygène…

Encore une fois, les capteurs ont un rôle prépondérant dans cette collecte d’informations très personnelles. Dans un premier temps, l’application dialoguera avec des objets connectés d’autres fabricants, mais par la suite, il y a des chances pour qu’Apple s’appuie exclusivement sur les objets qu’elle compte développer.

Vous vous demandez sans doute ce que devient votre vie privée dans tout ça ? C’est bien normal, tant il est vrai qu’au travers de cette collecte d’informations « pour notre bien », les géants de l’hi-tech peuvent tout savoir de nous. La confidentialité sera-t-elle assurée ? Il semblerait que oui, toutefois, on peut légitimement penser que nos données seront commercialisées. Gageons que les marques tireront bien parti de nos données personnelles (mensurations, conditions physiques,…) pour nous proposer des solutions à nos maux.

Faire un bilan de santé tous les jours, grâce à son mobile, est une véritable innovation à n’en pas douter. Ces applications mobiles vont changer notre quotidien, bien qu’il faille sûrement un peu de temps avant que leur utilisation ne rentre tout à fait dans les moeurs. Google et Apple promettent d’offrir une toute nouvelle expérience, même si certains ont déjà pu s’échauffer via l’application Health Mate de la startup Withings et bien d’autres que l’on aurait pu citer. Quoi qu’il en soit, les Français seraient intéressés; selon une étude Almerys : 53% déclareraient être en faveur d’un carnet de santé en ligne. Il y a donc un public… Et une méfiance concernant la sécurité du stockage de ces informations.

Par Sébastien Tribot

De plus, compte tenu de la grande précision de positionnement des robots, de leur capacité à adopter des postures inaccessibles à l’homme et enfin de leur miniaturisation éventuelle, ceux-ci apparaissent comme étant les outils idéaux pour faire le lien entre l’image médicale et le patient sous le contrôle du chirurgien.

La figure 1 schématise comment la robotique médicale s’articule avec la réalité augmentée et la planification préopératoire. Il apparaît clairement que la robotique est une interface d’action du chirurgien sur le patient au même titre que la réalité augmentée est une interface de perception.

Mais c’est l’existence d’un contact entre la machine et l’homme qui donne une dimension particulière à cette technologie. Au-delà de l’existence d’une barrière psychologique pour le chirurgien et le patient, il s’agit de vaincre une autre barrière, technologique cette fois, qui vise à garantir la sécurité d’un système robotique, tant au niveau logiciel que matériel. Cette garantie s’obtient grâce à une conception adaptée de la mécanique du robot, évitant les mouvements aléatoires en cas de commande erronée ou d’alimentation électrique défaillante. Également, le logiciel du robot est validé à l’aide de techniques éprouvées de génie logiciel mais aussi par une validation systématique et à grande échelle des fonctionnalités du robot. Le contact ou la proximité d’un robot avec un patient impose une deuxième contrainte : la stérilisation partielle ou totale du robot. Ceci impose des choix spécifiques concernant la conception mécanique (possibilité d’extraire certains composants pour une stérilisation dans un autoclave) et la nature des matériaux utilisés.

En pratique, le terme de « robotique chirurgicale » est souvent utilisé pour désigner à la fois des robots qui assistent le geste du chirurgien et des robots qui effectuent un geste chirurgical. Dans la première catégorie, on exploite la précision, la force, la répétabilité du robot, alors que dans la seconde, on exploite plus souvent sa miniaturisation, sa précision et sa dextérité.

Parmi les robots qui assistent le geste du chirurgien, on peut citer les robots utilisés en neurochirurgie et qui sont destinés à porter les instruments chirurgicaux, un microscope (pour l’observation du champ opératoire) et un système de visée laser permettant de superposer les informations préopératoires (réalité augmentée). Également, la robotique peut permettre une certaine automatisation de la salle d’opération avec un objectif de gain de productivité et de temps d’exécution. Ainsi, il existe des manipulateurs robotisés, à l’extrémité desquels est placé un endoscope, qui permettent à un chirurgien de contrôler par la voix la position de cet endoscope dans une procédure de vidéochirurgie. Parmi les modèles de robots les plus récents, certains reposent sur le concept d’assistance semi-active au geste du chirurgien. Leur principe est simple : le robot est passif tant que l’outil chirurgical est à l’intérieur d’une zone déterminée lors de la planification préopératoire (pour éviter d’endommager des structures vitales) et, dans le cas contraire, le robot est actif en empêchant le mouvement de l’outil de pénétrer dans cette zone grâce à l’activation de moteurs (retour d’effort).

Figure 1 :

Depuis le début des années 1990, sont apparus des robots chirurgicaux conçus comme de véritables interfaces entre le chirurgien et le patient. Ceux-ci agissent directement au contact du patient et sont entièrement contrôlés par un chirurgien.

L’analyse de l’expression des gènes ou transcriptomique est l’application la plus courante des puces à ADN. Mais il ne faut pas négliger leur utilisation de plus en plus importante pour des applications en génomique telles que l’analyse du nombre de copies de gènes (CNV : Copy Number Variation) encore appelée « hybridation génomique comparative » (CGH : Comparative Genomic Hybridization) ou l’analyse des SNP (Single Nucleotide Polymorphism). Elles sont aussi employées dans les analyses épigénétiques qui permettent de mieux comprendre les régulations de l’expression des gènes (ChIP-chip, MeDIP-chip…), de même que pour réaliser de la capture de séquence en vue d’un séquençage ciblé de gènes d’intérêt.

Depuis quelques années, on assiste à un déploiement important des biopuces dans le cadre du diagnostic. L’intérêt de la technologie biopuce pour le diagnostic est incontestablement sa facilité d’utilisation, sa rapidité, son coût et surtout le fait qu’elle permette le multiplexage.

Ainsi dans de nombreux domaines tels que la sécurité alimentaire ou la santé, les biopuces ont investi le marché.

Greiner Bio One, considéré comme l’un des leaders sur ce marché du diagnostic, développe et produit des biopuces de haute qualité pour le diagnostic humain, la protection du consommateur et le contrôle qualité dans l‘industrie pharmaceutique :

• la biopuce ParoCheck®, qui permet un dépistage rapide et précis de 20 bactéries différentes, associées à des maladies parodontales. Les espèces bactériennes se distinguent par les gènes 16S à partir desquels sont dessinées les sondes déposées sur la biopuce. L’ADN bactérien est extrait à partir du prélèvement buccal et les gènes 16S sont amplifiés par PCR en utilisant une amorce étiquetée avec un fluorochrome (Cy5). Sans autre traitement, les échantillons sont hybridés sur la biopuce ParoCheck. L’identification des espèces se fait grâce à l’apparition de spots rouges sur la biopuce ;
• la biopuce CarnoCheck® permet d’identifier huit espèces animales (âne, poulet, cheval, dinde, bœuf, mouton, porc, chèvre) au sein d’aliments ou autres produits. Ainsi, les laboratoires Histalim basés à Montpellier réalisent pour différents distributeurs de denrées alimentaires, des analyses de traces d’ADN d’espèces animales au moyen de la biopuce CarnoCheck. En 2011, à cinq mois d’intervalle, deux affaires de contamination de viande halal par du porc ont été ainsi révélées au grand public grâce à ces tests (voir article de presse [Doc. BIO 7 150], Les dessous du halal : Herta, porc détecté, production arrêtée et Halal au porc : une nouvelle alerte relance la polémique) ;
• la biopuce CytoInspect™ est conçue pour la détection et l’identification d’espèces de mycoplasmes dans les cultures cellulaires et autres matériaux biologiques. Cette biopuce a été validée conformément aux lignes directrices de la pharmacopée européenne (Ph.Eur. 2.6.7, 2.6.21). Le kit complet prêt à l’emploi permet une détermination rapide et pratique de 40 espèces de mycoplasmes représentant 99 % des contaminations par les mycoplasmes rapportées à ce jour, ce qui peut aider à indiquer la source de contamination et éviter par la suite une propagation des mycoplasmes ;
• la biopuce PapilloCheck® permet l’identification de 24 types de HPV (Human Papilloma Virus). Parmi ceux-ci, 18 HPV sont classés haut risque, six étant classés bas risque. Cette puce est certifiée In-Vitro-Diagnostica (IVD), et validée en Union européenne pour la détection qualitative d’HPV à partir d’échantillons cliniques.

D’autres sociétés, moins connues que Greiner Bio One, ont fait des biopuces diagnostic leur fonds de commerce. C’est le cas de la société DR. Chip Biotech Inc., basée à Taiwan, avec à son catalogue six biopuces pour le diagnostic dont voici quelques exemples :

• la biopuce DR.EV IVD, pour la détection des entérovirus dans les 4-6 heures alors que la méthode de culture classique virale nécessite 7 jours ou plus pour détecter une infection à entérovirus ;
• la biopuce DR. Milk, pour l’identification de Streptococcus spp. Streptococcus agalactiae, Streptococcus bovis, Streptococcus dysgalactiae, Streptococcus uberis, Escherichia coli et Staphylococcus aureus dans le lait et ainsi permet d’identifier au plus vite les cas de mammite chez la vache, avant même que les symptômes ne se développent ;
• la biopuce DR. RV IVD conçue pour identifier simultanément le syndrome respiratoire aigu sévère (SARS coronavirus), la grippe A, la grippe B, les Parainfluenza I, II et III, le virus syncytial respiratoire (HRSV).

Autre acteur de ce marché des puces pour le diagnostic, la société bioMérieux, qui commercialise la biopuce FoodExpert ID, capable de détecter 33 espèces de vertébrés différentes et d’identifier simultanément la présence de produits animaux dans des échantillons alimentaires à deux niveaux de taxonomie : au niveau de la classe (mammifère, oiseau ou poisson) et au niveau de l’espèce (bœuf, poulet, saumon…). FoodExpert-ID® fonctionne aussi bien sur l’alimentation crue que sur les produits transformés à haute température et pression, comme certains aliments pour les animaux.

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Par Véronique Anton Leberre

Il semblerait que les exosquelettes s’implantent dans notre quotidien. Le coup d’envoi de la coupe du monde 2014, le 12 juin dernier par un jeune Brésilien paralysé des membres inférieurs et équipé d’un exosquelette en est le signe le plus éminemment symbolique. En ce sens où il est révélateur des progrès de la science dans ce domaine : l’association de la robotique et de la neurosciences. La preuve en deux exemples.

L’exosquelette ReWalk

Imaginé par la société Rewalk Robotics – fondée par l’ingénieur israélien Amit Goffer, paralysé à la suite d’un accident en 1997 – l’exosquelette ReWalk permet aux personnes atteintes à la moelle épinière de retrouver une certaine mobilité (se lever et marcher). Toutefois, l’appareil ne concerne que les paraplégiques atteints de lésions entre la 7ème vertèbre thoracique et la 5ème vertèbre lombaire. Il s’agit du premier dispositif du genre destiné aux particuliers pour les assister dans leur quotidien.

Son fonctionnement maintenant. L’appareil ceinture les jambes et le buste de l’utilisateur; à condition que sa taille soit comprise en 1,60 et 1,90 mètre et que son poids ne dépasse pas 100 kilogrammes. Un ordinateur de bord et une batterie contenus dans un sac à dos servent à actionner les moteurs placés au niveau des hanches et des genoux. L’utilisateur les contrôle à l’aide d’une commande située à son poignet et choisit de cette manière les actions qu’il souhaite effectuer. Et ça marche, les démonstrations sont éloquentes.

À ce titre, et après de nombreux tests, la Food and Drug Administration (FDA) a décidé d’approuver la vente sur le territoire américain de l’exosquelette ReWalk. Une excellente nouvelle, certes, mais dont le prix devrait refroidir quelque peu. Il en coûtera 70 000 dollars (plus de 50 000 euros) aux particuliers pour bénéficier d’un ReWalk.

Soulager et redonner de l’autonomie

Grâce à l’exosquelette ReWalk, l’alternative au fauteuil roulant n’est plus une chimère mais sera avant demain une réalité. Et c’est une espèce de révolution en soi parce que ReWalk offre l’espoir salvateur de retrouver de l’autonomie aux personnes handicapés. Pour celles qui, malgré le prix exorbitant, pourront s’acheter l’équipement, leur vie promet d’être bouleversée.

L’utilisation de l’exosquelette, outre le miracle de se lever et marcher à nouveau, s’accompagne d’autres bienfaits. Les patients ont témoigné d’une meilleure circulation du sang, d’une remusculation des membres… Bref d’une meilleure forme physique et également mentale. Le fait de regagner en autonomie, sans l’aide d’autrui, de communiquer à hauteur d’yeux procurerait un grand bien-être.

Les exosquelettes du MIT:  devenir un « surhomme » à quatre bras

Cette fois-ci, l’exosquelette concerne les travailleurs et vient surtout en renforcement des capacités naturelles de l’homme. En effet, des chercheurs du MIT d’Arbeloff Laboratory ont conçu des prototypes afin de soulager les ouvriers lors de leurs tâches les plus difficiles.

L’exosquelette se présente en fait sous la forme de deux bras robotiques attachés au dos de l’utilisateur et couvrant une large surface. Selon le modèle – il en existe deux – le début des bras est situé au niveau des hanches ou des épaules. Le Supernumerary Robotic Limbs (SRL, son petit nom) ne pèse que 4,5 kilogrammes mais grâce au détecteur de mouvements dont il est pourvu, il peut venir en aide aux travailleurs, en suppléant ses gestes, ou en le soutenant lors du port de charges lourdes. Différents modèles comportementaux ont été créé dans ce but.

De par son faible encombrement, le SRL se révèle très pratique car il est censé offrir davantage de liberté de mouvement tout en permettant à celui qui le porte de garder les mains libres. Un système ingénieux qui a semble-t-il plu au constructeur aéronautique Boeing qui a financé en grande partie les recherches.

Par Sébastien Tribot

Pour remplacer des fonctions altérées chez les patients, les bioprothèses sont diverses et variées: implants dentaires, prothèses de hanche, de genoux, d’épaule, mais aussi valves cardiaques, substituts osseux… La recherche est riche, notamment pour créer des organes entiers, à l’instar du coeur ou du pancréas bio-artificiels. D’autres travaux s’intéressent même à la régénération des organes défectueux in-situ.

Remplacer les valves cardiaques

Pour remplacer des valves cardiaques, il existe essentiellement deux grandes familles de prothèses : les prothèses mécaniques et les valves biologiques. Les prothèses mécaniques ont une très longue durée de vie au prix d’un traitement anticoagulant à vie. A l’opposé, les bioprothèses ne demandent pas de traitements mais se détériorent avec le temps, imposant à certains patients une réintervention après une quinzaine d’années.

Les valves mécaniques (prothèse de St Jude) sont à base de carbone pyrolytique et de titane. Elles ont une durée de vie supérieure à celle du patient chez qui on l’implante mais nécessitent un traitement anticoagulant à vie. L’efficacité du traitement anticoagulant doit être contrôlé régulièrement. Le patient peut en effet faire des hémorragie s’il est trop anticoagulé ou au contraire contracter une embolie, quand il ne l’est pas assez.

Les bioprothèses valvulaires, sont élaborées avec des tissus de veau ou de cochon. Elles sont préférées chez les patients âgés et pour les patients qui ne peuvent pas suivre un traitement anticoagulant ou en contrôler son efficacité. A l’opposé, les patients qui sont déjà sous traitement anticoagulant en raison d’une autre pathologie recevront plus volontiers une prothèse mécanique plutôt qu’une bioprothèse.

Vers des organes artificiels ?

Le premier coeur bio-artificiel de la société Carmat a été greffé en France début 2014. Le patient est décédé 74 jours après son opération des suites d’un court-circuit encore inexpliqué. « Pendant 74 jours, ce patient n’a montré aucune déficience cérébrale, et la vérification du cœur après le décès et l’autopsie l’ont confirmé : il n’y avait pas le moindre caillot, ni dans la prothèse, ni dans la circulation. En ce sens, l’essai est un succès. » explique le professeur Alain Carpentier, père du coeur artificiel au JDD. Les travaux vont donc continuer pour permettre à de futurs patients de profiter de ce coeur qui ne nécessite pas de lourds traitements anti-rejets de greffes.

Le premier pancréas bio-artificiel bénéficiera de premiers tests chez l’homme début 2016 à Montpellier et à Oxford (Royaume-Uni). De premiers résultats devraient ainsi être disponibles fin 2017. Ce pancréas bio-artificiel se présente sous la forme d’un disque ultra-fin en polymère, à peine plus grand qu’un CD. Il est destiné aux diabétiques insulino-dépendants. Implantée dans l’abdomen, cette poche renfermera des cellules de pancréas (obtenues par génie génétique ou à partir de cellules souches) permettant de sécréter l’insuline. Grâce à une membrane semi-perméable, les cellules se trouvent ainsi à l’abri des attaques du système immunitaire, tout en laissant passer l’insuline, mais aussi les sucres – afin que les cellules pancréatiques « sachent » quelle quantité d’insuline produire. Les cellules pancréatiques seront renouvelées par injection sous cutanée 1 à 2 fois par an et le disque devra être remplacé tous les 4 à 6 ans. Cela améliorera grandement le quotidien des diabétiques qui s’injectent de l’insuline plusieurs fois par jour ! Là encore, il n’y aura pas besoin de traitement anti-rejet.

Régénérer sans remplacer ?

Des travaux de recherche portent aussi sur l’injection de cellules souches au niveau du coeur. Elles permettent de régénérer des fibres musculaires et de revitaliser le coeur sans aller jusqu’à son remplacement par une bio-prothèse.

Les travaux portent notamment sur les cellules souches pluripotentes induites qui peuvent être répliquées indéfiniment en laboratoire etse différencier, dans la bonne matrice, en une multitude de tissus : cellules musculaires, nerveuses, pulmonaires… Dans le cas du pancréas bio-artificiel, « il a fallu trouver un matériau et une matrice de façon à avoir un environnement viable pour les cellules pluripotentes », explique Guy Daculsi, Directeur de Recherche Inserm de classe exceptionnelle (DRE) à l’Université de Nantes. »Dans cet environnement, les cellules croient être dans un pancréas et se différencient pour faire des cellules capables de sécréter l’insuline« , poursuit-il.

Ces cellules souches pluripotentes induites pourraient régénérer des parties d’organe une fois incorporées à la bonne matrice. « On va ainsi pouvoir réparer un morceau de coeur, un morceau de foie, de rein, même de poumon« , prévoit Guy Daculsi. Plusieurs unités de l’INSERM travaillent sur certains de ces organes. Ils pourraient être accessibles pour le grand public d’ici une dizaine d’années.

« Il y a eu l’époque de l’homme soigné, puis avec les deuxièmes générations de techniques et produits est arrivé l’homme réparé ; maintenant avec la troisième génération est arrivée l’ère de l’homme augmenté grâce aux nouvelles technologies qui augmentent le potentiel de cicatrisation, de régénération », conclut Guy Daculsi.

Par Matthieu Combe, journaliste scientifique

Les prothèses métalliques remplacent des fonctions mécaniques. Dans ce cas, les médecins utilisent principalement du titane. Face aux propriétés mécaniques insuffisantes du titane sur le long-terme pour de grandes prothèses, et face à son prix extrêmement élevé, les chercheurs se sont tournés vers des alliages de ce métal. L’alliage le plus couramment utilisé est le TiAl₆V₄, à base de titane, d’aluminium et de vanadium.

Pour favoriser l’ancrage osseux du métal de la prothèse et maintenir le plus longtemps possible un os vivant autour de l’implant, les chercheurs s’intéressent aux traitements de surface. S’ils ont commencé par des traitements de surface avec des biocéramiques en phosphates de calcium déposés par torche à plasma, la maîtrise du procédé a pris du temps. Au-delà de 1300°C, les phosphates de calcium se décomposent et perdent leur propriétés biologiques. « Aujourd’hui, ces procédés sont mieux maîtrisés mais ce ne sont pas les meilleures solutions pour l’avenir, car les dépôts peuvent avoir plusieurs micromètres d’épaisseurs et, en l’absence de liaisons chimiques entre le titane et le phosphate de calcium, il y a des risques de fissures et libération de débris« , explique Guy Daculsi, Directeur de Recherche Inserm de classe exceptionnelle (DRE) à l’Université de Nantes, l’un des pères de l’os artificiel et des nouveaux biomatériaux, récompensé du prix George Winter de la Société Européenne des Biomatériaux en 2014.

Pour éviter les couches épaisses, les spécialistes s’orientent plutôt vers des dépôts électrolytiques: ils déposent des phosphates de calcium par électrolyse  à l’échelle nanométrique. Les ions ainsi déposés vont interagir avec les milieux biologiques et améliorer l’ancrage. Depuis quelques années, il existe aussi une troisième méthode permettant de créer des matériaux poreux métalliques. On parle de « métal trabéculaire« . Il s’agit de préparer l’implant en intégrant à la poudre de métal, un porogène ou une matrice poreuse. Lors du frittage, le porogène ou la matrice est calcinée, laissant en place la porosité.  On obtient ainsi une mousse de titane ou de tantale. « On s’est aperçu que le traitement de surface microstructuré, avec des micro-porosités permettait d’améliorer l’hydrophilie de la surface des matériaux pour l’adhésion cellulaire, ou que le métal trabéculaire favorisait la colonisation cellulaire  et la formation de tissu osseux dans les porosités « , nous livre Guy Daculsi.

Régénérer des pertes de substance, des tissus endommagés grâce aux cellules souches

Au lieu d’utiliser des  prothèses métalliques pour remplacer des greffes osseuses,  il est également possible d’utiliser des biomatériaux résorbables permettant de reconstituer les tissus osseux. La recherche est particulièrement riche dans ce domaine. Les chercheurs considèrent notamment des matériaux biodégradables associées à des cellules souches, qui se résorbent progressivement au fur et à mesure de la reconstruction des tissus.

Grâce à la multiplication en laboratoire de cellules souches prélevées au niveau de la moelle osseuse du patient, il est possible de régénérer n’importe quel tissu. Sur ce point, le projeteuropéenREBORNEa permis de réaliser les premiers essais cliniques concluants. Il a notamment mis au point une matrice (un support) permettant de promouvoir ou d’induire la différenciation des cellules souches. La clé du succès est le contrôle de cette matrice qui sert de support, d’échafaudage à la différenciation cellulaire, et à l’expression phénotypique.

« Dans le cadre du projet REBORNE, une matrice très particulière a été utilisée, à savoir une matrice biocéramique en phosphates de calcium nano, micro et macro-structurée, capable d’être rapidement colonisée par les cellules souches, de façon à ce qu’elles puissent exprimer leur phénotype et s’orienter pour faire du tissu osseux« , explique Guy Daculsi. Pour reconstituer un os vivant, il faut également régénérer la vascularisation afin qu’il puisse apporter les nutriments. « Avec des phosphates de calcium, on est proche de la phase minérale de l’os naturel, on a aussi des micro-structures, des micropores qui peuvent aller de la dizaine de nanomètres jusqu’au micron, qui vont permettre d’absorber des fluides biologiques, un peu comme un buvard, et des macro-pores, de l’ordre de 100 à 600 microns qui vont être colonisées par les cellules et le tissu osseux néo-formé », ajoute-t-il.« Il y a alors des niches avec des populations cellulaires qui vont produire des ostéoclastes pour résorber l’implant, des ostéoblastes pour former de l’os nouveau, mais aussi des cellules pour régénérer une vascularisation« , poursuit-il. « L’avantage de cette matrice est qu’elle libère des ions calcium et phosphate qui vont aider les cellules à reconstruire le tissu osseux, à le minéraliser : ils sont totalement absorbés pour en refaire un os naturel« , affirme-t-il. Au final, « d’un matériau totalement synthétique, avec les apports cellulaires et des fluides biologiques, on a un matériau qui se résorbe, qui est absorbé progressivement et va se transformer en os naturel« , résume-t-il.

Si cette solution est particulièrement intéressante, le projet REBORNE a montré que ce traitement peut coûter plus de 20 000 euros par patient. De plus, les centres habilités à manipuler les cellules souches sont extrêmement rares.  « On ne pourra faire que 200 à 400 patients dans toute l’Europe, donc cela ne sera pas démocratisable« , déplore le chercheur de l’Inserm.

En parrallèle de ce projet, on peut noter le développement des cellules souches allogéniques. Dans ce cas, les cellules souches vont être extraites de la moelle osseuse d’un donneur, au lieu d’être extraites directement du patient, puis être multipliées. On peut imaginer ici le  développement de banques de cellules souches allogéniques, d’ici quelques années. Celles-ci seront prêtes à être utilisées dans le même type de matrice que dans le cas précédent. « Avec la multiplication de cellules de donneurs universels, on va entrer dans une généralisation des biotechnologies, et cela sera une complète démocratisation de la technique pour des coûts beaucoup moins élevés« , prévoit Guy Daculsi.

Et si on utilisait simplement de la moelle osseuse totale ?

En attendant cette généralisation,lamatrice développée dans le cadre du projet REBORNE peut déjà être directement utilisée au bloc opératoire de n’importe quel hôpital en faisant un simple prélèvement de moelle osseuse. Par centrifugation, les cellules blanches (dont une partie est constituée de cellules souches) sont ainsi extraites puis concentrées (technique MOCA Moelle Osseuse Concentrée Autologue). Des pionniers utilisent déjà cette technique à l’établissement français du Sang, au CHU de Tours et de Nantes, au CHU Henri Mondor et beaucoup d’autres centres hospitaliers en France, en Europe, mais aussi largement aux Etats-Unis. Dans ce cas, le prix de la procédure se situe autour de 2 000 euros et est donc 10 fois moins chère qu’avec des cellules souches prélevées sur le patient.

Cependant, « La qualité de la moelle et la quantité de cellules souches est très dépendante de l’état de santé du patient et de son âge. Chez un patient jeune, cela marche bien, mais chez un patient de 80 ans, le nombre de cellules souches est assez faible, et comme il n’y a pas de multiplication par culture cellulaire, le potentiel de réparation est moindre », prévient Guy Daculsi.La technique de concentré de moelle osseuse ne sera donc pas forcément très efficace. « En revanche, si on envoie les quelques cellules souches prélevées dans un centre de thérapie cellulaire, il va y avoir une multiplication d’une dizaine de cellules et en 3 semaines on va en avoir plusieurs millions, avec un potentiel de réparation plus important« , déclare-t-il . Mais cela reste très coûteux.

Là encore pour que cette technique fonctionne, il faut que la matrice soit résorbable, mais aussi soit nano, micro et macro structurée. Il faut savoir que sur les 70 à 75 substituts osseux de ce type développées dans le monde, seulement quelques uns ont démontré leur capacité et leur efficacité à être combinées aux cellules souches, ou avec les techniques de concentré de moelle osseuse. Elles sont commercialisées par les sociétés Xpand Biotechnology (Hollande) et BIOMATLANTE (France) partenaires du projet REBORNE.

Par Matthieu Combe, journaliste scientifique