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Les hydrogels, ou Comment “réparer” notre corps

Utopiale 2013

Des techniques éprouvées peuvent contribuer aujourd’hui à la reconstruction des os.

Vous vous êtes cassé la jambe dans un accident de ski. Les secouristes arrivent. La jambe est immobilisée, direction l’hôpital. Là, un infirmier vous fait une injection à l’endroit même de la fracture. Dans la seringue, un hydrogel qui va permettre à l’os de se reconstituer. On vous annonce que d’ici 4 à 6 semaines, il n’y paraîtra plus, que vous pourrez remarcher. Sans cet hydrogel, il vous aurait fallu porter le plâtre au moins trois mois... Une telle scène devrait se répéter fréquemment dans les années qui viennent. Le Laboratoire d’Ingénierie Ostéo-Articulaire et Dentaire (LIOAD), un laboratoire de l’INSERM (Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale) basé à Nantes travaille depuis plusieurs années à l’élaboration de ces hydrogels. “C’est de la médecine régénérative, explique Pierre Weiss, directeur du LIOAD. Il s’agit pour nous d’aider à la reconstruction des os.

Les hydrogels sont ce que l’on appelle des solides fragiles. Ils sont injectables et contiennent du phosphate de calcium, un matériau minéral qui mime en quelque sorte le tissu osseux formé lui-même de calcium et de phosphore. “Le phosphate de calcium forme une pâte qui, une fois injectée, durcit comme du plâtre, explique Pierre Weiss. Comme la chimie de l’hydrogel est proche de celle du tissu osseux, les cellules le reconnaissent et colonisent l’espace occupé par l’hydrogel.” Par la suite, le matière formant l’hydrogel elles-mêmes se dégradent dans l’organisme.

 

Cellules souches

Cette fine alchimie est possible grâce aux cellules souches de l’organisme hôte qui se différencient en cellules ostéoblates et cellules ostéoclastes. “Les cellules ostéoblastes fabriquent de l’os, explique Pierre Weiss, les cellules ostéoclates se chargent de dissoudre l’hydrogel dans l’organisme.” Seule limite à l’utilisation des hydrogels : ils ne peuvent contribuer pour l’instant qu’à combler de petits espaces. Tout au plus, quelques centimètres cubes. “Si l’espace entre les deux berges osseuses fracturées est trop important, les cellules ne peuvent pas le remplir”, explique Pierre Weiss. Voilà pour les données objectives. D’autres paramètres qui rentrent en ligne de compte ont aussi leur importance. Selon votre âge, votre sexe, votre état de santé général, la régénération de l’os se fera plus ou moins bien. Il existe aussi une dizaine de phosphates de calcium dont les formulations sont différentes.

Mais même si ces techniques de régénération ouvrent de nouvelles perspectives prometteuses, il reste des questions. Les chercheurs ne sont pas absolument certains que seules les cellules souches se différencient en cellules ostéoblastes et ostéoclastes. Ils aimeraient aussi explorer d’autres méthodes. Comme celle qui consiste à intégrer des cellules souches dans un hydrogel avant de le réinjecter dans l’organisme hôte. “Les cellules souches ne vivent pas plus de quatre semaines, souligne Pierre Weiss. Elles ne peuvent pas se passer d’oxygène et de nutriments. Comment faire pour “booster” en quelque sorte la vascularisation afin de les nourrir avant qu’elles ne se différencient ? Et si l’organisme repère un trop grand nombre de cellules souches à un endroit, le système immunitaire agit pour les tuer.
Avant de pouvoir s’injecter soi-même un peu d’hydrogel pour réparer son bras cassé, il va donc tout de même s’écouler un peu de temps...


Un hydrogel, c’est quoi ?

Un hydrogel est un matériau constitué en très grande majorité d’eau. Mais c’est un solide ! Les hydrogels utilisés au LIOAD contiennent des molécules constituées de grandes chaînes : les polysaccharides, des molécules obtenues à partir de la fermentation de certaines bactéries. Ce sont elles qui donnent leur viscosité aux liquides. “On peut définir les hydrogels comme une tentative de reconstitution du milieu de vie des cellules”, lance Pierre Weiss. Un lieu idéal pour qu’elles se développent, en quelque sorte. A l’extérieur, l’hydrogel se solidifie en une trentaine de minutes. Une fois injecté, avec la température du corps, il faut compter 8 à 12 minutes.

Infos complémentaires

Le Laboratoire d'Ingénierie Ostéo-Articulaire et Dentaire (LIOAD-INSERM UMR_S 791) est une unité mixte de recherche en santé labellisée par l'INSERM, l'Université de Nantes et Oniris/école nationale vétérinaire de Nantes. Le LIOAD développe aujourd'hui des thématiques orientées vers la médecine régénératrice et l'ingénierie tissulaire du squelette. Cette recherche fait appel à une expertise forte dans les domaines de la physiopathologie ostéoarticulaire et dentaire (ostéoporose, arthrose, dégénérescence discale, maladie parodontale), des biomatériaux (phosphate de calcium, hydrogel), des cellules souches et des processus de croissance et différenciation des cellules squelettiques (chondrocytes, ostéoblastes, odontoblastes).