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13 Fév, 2024

Du cartilage de remplacement peut prendre n’importe quelle forme grâce à des « sphéroïdes » imprimés en 3D

Du cartilage de remplacement peut prendre n’importe quelle forme grâce à des « sphéroïdes » imprimés en 3D

Pour illustrer la façon dont la nouvelle technique permet de cultiver des cellules cartilagineuses dans n’importe quelle forme, l’équipe a recréé la forme du logo de l’Université de Vienne (TU Wien).

Des chercheurs de la TU Wien ont mis au point une nouvelle méthode pour produire du cartilage à partir de cellules souches et lui donner n’importe quelle forme. Cette avancée pourrait permettre de trouver de meilleurs moyens de réparer les blessures.

Le cartilage est le tissu caoutchouteux des articulations qui agit comme un coussin pour empêcher les os de frotter les uns contre les autres. Aussi important soit-il, il n’a pratiquement aucune capacité de régénération chez l’adulte, de sorte que lorsqu’il est endommagé à la suite d’une blessure ou simplement après des décennies d’usure, il peut entraîner des affections chroniques douloureuses telles que l’arthrose.

Les scientifiques cherchent à fabriquer des matériaux de remplacement artificiels, mais il semble que rien ne pourra égaler les matériaux naturels. Une autre solution potentielle consiste donc à trouver des moyens de régénérer le cartilage naturel à l’aide de cellules souches, mais cela pose d’autres problèmes, notamment celui de leur donner la bonne forme, car les amas de cellules souches changent souvent de forme ou rétrécissent.

Pour cette nouvelle étude, l’équipe de la TU Wien a mis au point une technique qui permet de cultiver des échantillons de cartilage dans n’importe quelle forme, ce qu’elle a démontré en lui donnant la forme du logo de l’université. La principale innovation ne réside pas tant dans les cellules souches que dans le contenant dans lequel elles sont placées : de minuscules « sphéroïdes » creux, imprimés en 3D, qui peuvent être reliés les uns aux autres comme des blocs de construction, fournissant un échafaudage aux cellules souches du cartilage qui se trouvent à l’intérieur.

« Au microscope, on peut voir très clairement que les sphéroïdes voisins se développent ensemble, que les cellules migrent d’un sphéroïde à l’autre et vice-versa, qu’elles se connectent de manière transparente et qu’il en résulte une structure fermée sans aucune cavité, contrairement aux autres méthodes utilisées jusqu’à présent, dans lesquelles des interfaces visibles subsistent entre les amas de cellules voisins », a déclaré Oliver Kopinski-Grünwald, l’un des auteurs de l’étude.

Images au microscope électronique des sphéroïdes imprimés en 3D qui peuvent servir d’échafaudage temporaire pour les cellules souches du cartilage.

Les sphéroïdes sont fabriqués à partir d’un matériau plastique biocompatible, qui assure la stabilité et la structure au début, mais qui se décompose au bout de quelques mois, laissant derrière lui le tissu dans la forme souhaitée. Selon l’équipe, cela pourrait permettre des remplacements de cartilage plus efficaces et personnalisables.

« L’objectif initial serait de produire de petits morceaux de tissu cartilagineux sur mesure qui pourraient être insérés dans le tissu cartilagineux existant après une blessure », a déclaré Oliver Kopinski-Grünwald. « Quoi qu’il en soit, nous avons pu démontrer que notre méthode de production de tissu cartilagineux à l’aide de microéchafaudages sphériques fonctionne en principe et présente des avantages décisifs par rapport à d’autres technologies.« 

Le cartilage est une cible intéressante pour ce type de travaux, non seulement parce qu’il s’agit d’un tissu avec lequel les gens ont souvent des problèmes, mais aussi parce qu’il est relativement simple et ne nécessite pas de vaisseaux sanguins. Si la difficulté d’incorporer des vaisseaux sanguins dans ces tissus cultivés sur mesure peut être surmontée, les chercheurs affirment que la technique pourrait être adaptée pour travailler avec d’autres tissus comme les os.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1742706123007055

https://www.tuwien.at/en/tu-wien/news/news-articles/news/mit-hilfe-von-3d-druck-zu-kuenstlichem-knorpel