Les scientifiques ont développé une nouvelle méthode pour arrêter ou inverser l’invalidité et la douleur causées par une maladie discale dégénérative dans la colonne vertébrale, en utilisant des thérapies cellulaires, selon une étude de preuve de concept publiée dans une revue spécialisée.
Des chercheurs de la Duke Pratt School of Engineering de l’Université Duke à Durham, en Caroline du Nord, ont mis au point de nouveaux biomatériaux capables de délivrer un rappel de cellules réparatrices au nucleus pulposus (NP), stoppant efficacement la douleur liée à la discopathie dégénérative.
Le NP est l’amortisseur « gélifié » que l’on trouve entre les disques de la colonne vertébrale. Selon les chercheurs, le tissu NP répartit la pression et contribue à la mobilité de la colonne vertébrale, aidant ainsi à soulager la douleur au dos.
La discopathie dégénérative est une affection courante de la colonne vertébrale, causée par la dégradation des disques intervertébraux. Elle est plus susceptible de se produire avec l’âge, lorsque les disques commencent à s’user et perdent leur capacité à amortir la colonne vertébrale. Cela peut entraîner d’autres complications, telles que l’arthrite.
Améliorer les méthodes existantes
Des recherches en laboratoire ont démontré que la réimplantation de cellules NP peut retarder la dégénérescence discale, affirment les chercheurs.
Cependant, Aubrey Francisco, du Département de génie biomédical chez Duke, explique que, bien que de nombreuses entreprises proposent des stratégies de livraison de cellules pour tenter d’arrêter la dégénérescence discale, ces méthodes sont souvent peu efficaces et permettent aux cellules de migrer rapidement hors du site d’injection.
Lori Setton, du Département de génie biomédical et du Département de chirurgie orthopédique à Duke, ajoute :
« Notre objectif principal était de créer un matériau qui serait liquide au départ, puis qui gélifierait après injection dans l’espace discal, afin de maintenir les cellules à l’endroit où elles sont nécessaires. Notre deuxième objectif était de concevoir un matériau qui fournirait aux cellules les signaux environnementaux pour favoriser leur persistance et leur biosynthèse. »
Comment fonctionnent les biomatériaux
Le fonctionnement des nouveaux biomatériaux repose sur le maintien des cellules en place et l’activation d’un processus qui imite la laminine, une protéine présente dans les tissus NP natifs.
Nouvelle méthode fournit un rappel de cellules réparatrices. Crédit photo : Aubrey Francisco.
Setton explique que la laminine se trouve généralement dans les disques juvéniles, mais pas dans les disques dégénérés. Cette protéine permet aux cellules injectées de se fixer et de rester en place avec le biomatériau fourni.
Elle ajoute que la laminine pourrait également favoriser la survie des cellules tout en stimulant la production d’une « matrice extracellulaire appropriée ou d’une structure sous-couche des disques qui aide à stopper la dégénérescence ».
Dans cette optique, les scientifiques ont élaboré un « gel-mélange » conçu pour réintroduire les cellules NP dans la zone du disque intervertébral (DIV).
Le gel se compose de trois éléments : la protéine laminine-111, chimiquement modifiée, et deux hydrogels de polyéthylène glycol (PEG) qui peuvent se lier à la laminine modifiée. Une fois injecté, le gel maintient les cellules en place.
Ce gel a été injecté dans la queue des rats, de la même manière que les cellules seraient administrées à un patient. L’aiguille a été maintenue en place dans la fine couche externe des queues pendant une minute, le temps que le gel pénètre dans la zone IVD du rat.
Résultats préliminaires positifs
Les résultats montrent que le gel a commencé à se solidifier après 5 minutes, et après 20 minutes, il était bien fixé.
En utilisant un biomarqueur de luciférase pour surveiller la progression des biomatériaux, les chercheurs ont constaté que davantage de cellules restaient en place 14 jours après l’injection lorsqu’elles étaient administrées avec le nouveau biomatériau, comparativement aux cellules délivrées par des méthodes nécessitant une suspension liquide, où les cellules restent généralement en place pendant 3 à 4 jours.
Setton souligne que les résultats préliminaires de cette étude pourraient avoir un impact positif sur l’avenir de la thérapie cellulaire. Elle ajoute :
« L’idée est que ces cellules seront favorisées pour produire une matrice capable de soutenir la régénération tissulaire ou d’arrêter la dégénérescence. D’autres études évaluant la hauteur du disque ou l’hydratation de la matrice après l’administration de cellules seraient essentielles pour atteindre cet objectif. »
Nouveaux développements et perspectives
En 2024, la recherche sur les thérapies cellulaires pour la régénération des disques vertébraux continue de progresser. Des études récentes mettent en évidence l’importance de la biocompatibilité des biomatériaux et leur interaction avec le microenvironnement des tissus. Par exemple, des travaux ont montré que des formulations améliorées de biomatériaux pourraient renforcer la viabilité cellulaire et favoriser la régénération des tissus.
De plus, des essais cliniques sont en cours pour évaluer l’efficacité de ces approches chez les patients souffrant de douleurs chroniques liées à la discopathie dégénérative. Les résultats préliminaires indiquent une réduction significative de la douleur et une amélioration de la fonction. Ces avancées promettent de transformer le paysage des traitements pour les maladies dégénératives des disques vertébraux, offrant de nouveaux espoirs aux patients.
