Cellules souches et biomatériaux injectables pour la médecine régénératrice du cartilage : le consortium « chondrograft »

RésuméLe cartilage articulaire est un tissu conjonctif non innervé, non vascularisé et faiblement cellularisé. Il peut être le siège de nombreuses altérations d’origine traumatologique ou liée au vieillissement. Ce tissu possède de faibles capacités de cicatrisation spontanée et l’établissement de ces altérations se manifeste aux stades terminaux par la perte du rôle fonctionnel des articulations. La dernière décennie a permis le développement de nouvelles technologies permettant de stimuler les capacités intrinsèques de réparation du cartilage. Malheureusement, l’ensemble de ces technologies n’a pas démontré de succès clinique satisfaisant. Dans ce contexte, la régénération du cartilage par ingénierie tissulaire est aujourd’hui considérée avec un intérêt croissant. En particulier, le transfert de cellules réparatrices autologues à l’aide de biomatériaux synthétiques apparaît prometteur. Nous avons ainsi développé et breveté un hydrogel biocompatible de cellulose silanisée autoréticulant pouvant être utilisé comme un vecteur injectable pour la médecine régénératrice. Ainsi, nos études portent sur l’association de cet hydrogel avec une source de cellules réparatrices, les cellules souches mésenchymateuses (CSM) adultes dérivées du tissu adipeux. Dans un premier temps, nous avons déterminé les conditions de culture optimales nécessaires à l’orientation chondrogénique des cellules souches (morphogènes, hypoxie, trois dimensions…). L’intérêt préclinique de nos associations hybrides cellules et matériaux a ensuite été testé avec succès dans différents modèles animaux (souris, lapin). La médecine régénératrice et l’ingénierie tissulaire basées sur l’utilisation de cellules souches et d’hydrogel pourraient permettre d’ouvrir de nouvelles fenêtres thérapeutiques dans le traitement de ces atteintes dont le vieillissement de la population ne fait qu’accroître l’impact socioéconomique.

Articular cartilage is a non innerved, nonvascularized and poorly cellularized connective tissue that is frequently damaged as a result of trauma or age-linked degenerative diseases. It hardly heals spontaneously and its alterations often lead to further extracellular matrix degradation and ultimately, to the loss of joint function. Past decades, many therapeutic approaches have been developed to improve the poor intrinsic self-repair properties of cartilage. Unfortunately, these techniques have not proved really satisfying. In this context, the regeneration of a functional cartilage through tissue engineering and regenerative medicine has recently been contemplated. In particular, the transplantation of autologous reparative cells using a synthetic biomaterial appears promising. We have thus developed and patented a biocompatible self-setting cellulose hydrogel that can be used as an injectable scaffold for cell-based regenerative medicine. Our studies associate this hydrogel with adult mesenchymal stem cells derived from adipose tissue, as a source of reparative cells for cartilage tissue engineering. In a first set of experiments, we have determined the optimal culture conditions required to induce the controlled chondrogenic commitment of stem cells (morphogens, hypoxia, three-dimensional environments…). The preclinical potential of hybrid constructs associating cells and hydrogel has then been assessed with success in animals (mouse, rabbit). Today, trauma and degenerative pathologies of joint tissues remain a major challenge for clinicians and cartilage engineers. Establishing the proof of concept of hydrogel-associated stem cells-based regenerative medicine could help us open new therapeutic windows in the treatment of joint disorders.