Association cellules–matériaux pour thérapies cellulaires osseuses

RésuméLes greffes osseuses autologues et l’os de banque de tissus sont largement utilisés en clinique pour des reconstructions osseuses. Cependant, ces greffons présentent des inconvénients tels qu’un deuxième site chirurgical, une quantité limitée ou de rejets. L’ingénierie tissulaire osseuse consiste à associer des cellules souches mésenchymateuses (CSM) du patient à des biomatériaux pour régénérer le tissu osseux. Des CSM issues de la moelle osseuse ont été cultivées sur des céramiques de phosphate de calcium biphasé (BCP) et implantées en site sous-cutané chez la souris immunodéficiente. Les CSM prolifèrent sur les biomatériaux, se différentient en ostéoblastes et produisent une matrice extracellulaire en collagène in vitro. Les construits 3D hybrides induisent la formation d’un néo tissu osseux minéralisé au contact de la céramique. Les hydrogels associés à des particules de BCP sont également évalués pour injecter les cellules dans des défauts osseux. Cependant, la culture des CSM en hydrogels nécessite des sites d’adhésion cellulaire et une migration des cellules. L’association de moelle osseuse concentrée autologue (MOCA) ou de CSM avec des céramiques BCP pendant l’intervention chirurgicale est envisageable mais se heurte à des obstacles réglementaires pour aboutir à des applications cliniques.

Although autologous or allogenous bone grafting materials are widely used to repair skeletal tissue, their limitations induce surgeons to look for more advanced therapies such as tissue engineering. However, bone tissue engineering still lacks proofs of clinical efficacy, possibly due to the inadequate design of the tissue-engineered constructs in relation to the natural tissue. Our aim is therefore to design an engineered construct that mimics the three main components of bone (osteoblastic cells, collagen extracellular matrix and apatite crystals). Human bone marrow contains mesenchymal stem cells that differentiate into osteoblasts. These osteoprogenitors have been cultured on calcium phosphate ceramics producing collagen extracellular matrix in vitro and inducing ectopic bone tissue formation in vivo. Cellulosic hydrogels associated to calcium phosphate particles have been used for preparing injectable bone substitutes. These injectable materials are particularly attractive for delivering osteoprogenitor cells in to bone defects using minimal invasive surgery. Bone tissue engineering using autologous MSC and biomaterials may become in future an attractive approach for the reconstruction of large bone defects in orthopaedic, spine and maxillo-facial surgeries.