In vitro methodologies to evaluate biocompatibility: status quo and perspective

L'utilisation croissante de biomatériaux en pratique clinique pour améliorer ou remplacer la fonction d'organes défaillants a fait apparaître la nécessité d'appliquer des tests pertinents pour étudier la sûreté et l'efficacité de nouveaux dispositifs médicaux. Cela est d'autant plus important que le domaine de l'ingénierie tissulaire est en pleine expansion, dans le but de reconstruire la fonction d'un organe ou d'un tissu, en utilisant par exemple, des cellules autologues ensemencées sur des structures matricielles 3-D. Dans le champ des biomatériaux, le concept de biocompatibilité recouvre non seulement l'aspect biosécurité (c'est-à-dire l'exclusion d'effets cytotoxiques ou délétères des biomatériaux) mais aussi la biofonctionnalité qui évalue la fonction attendue dudit biomatériau. Pour ce faire, les systèmes les plus pertinents sont centrés sur l'utilisation de cellules humaines, étudiées dans des conditions proches, autant que faire se peut, de celles qui prévalent in vivo et aujourd'hui les progrès réalisés sont tels qu'il serait inconcevable de s'appuyer sur les techniques in vitro. Cependant, il existe quelques principes de base à prendre en compte : disponibilité de tissu stérile humain, assurance du maintien du phénotype cellulaire in vitro sans laquelle l'interprétation extrapolée à une situation clinique n'aurait pas de sens. Cet article fournit une revue générale de ces principes et quelques exemples dans diverses applications fondés sur l'utilisation d'outils modernes de biologie cellulaire et moléculaire, incluant l'expression de cytokines, facteurs de croissance et molécules d'adhésion, ainsi que la mise au point de tests d'évaluation de l'inflammation, de la cicatrisation. Le remodelage tissulaire périimplantaire peut être étudié in vitro à l'aide de divers types cellulaires : fibroblastes, cellules endothéliales, cellules inflammatoires ; et autres paramètres reflétant le contrôle du remodelage sous l'influence des métalloprotéinases et de leurs inhibiteurs. L'importance de la signalisation dans les cellules au contact ou à proximité de biomatériaux est abordée, puisque sa modulation offre une base scientifique pour des applications thérapeutiques rationnelles afin de supprimer des effets délétères et induire des réponses biologiques positives. Pour la compréhension de ces procédés, les technologies modernes utilisant les puces à ADN couplées à la bio-informatique serviront à identifier les gènes clés.