Le domaine de l’orthobiologie combine les récentes avancées des biotechnologies avec les sciences des matériaux et l’ingénierie tissulaire dans le but d’optimiser la capacité du corps humain à réparer et régénérer les tissus musculo-squelettiques.
Les greffons osseux sont des matériaux osseux de supplémentation utilisés pour remplacer l’os naturel préexistant ayant subi une lésion d’ordre traumatique ou issue d’une maladie. Ces matériaux ont un rôle internationalement reconnu dans de nombreux domaines comme les chirurgies orthopédique, maxillo-faciale et du rachis.
La demande sur les dernières années a régulièrement augmentée en raison de leur utilisation pour le traitement de défauts interruptifs diaphysaires ou encore pour les procédures d’arthrodèse ou d’augmentation osseuses. De plus, le traitement des maladies dégénératives, des défauts natifs, des traumas et des tumeurs osseuses requière des greffons osseux de différents types ou formes. En conséquence, le développement de matériaux de substitution osseuse sûres, efficaces et à faible cout est particulièrement intéressant et notamment dans le cadre du respect des procédures chirurgicales.
Le projet LiveFoamCement (LFC) a pour objectif de développer un substitut osseux vivant composé d’une mousse de ciment phosphocalcique osseux mélangée avec des microgels cellularisés. Cette mousse phosphocalcique vivante aura les propriétés suivantes :
- la phase minérale conduira la formation osseuse (ostéoconduction) ;
- une solution visqueuse de polymère sera utilisée avant réticulation comme agent moussant, elle devra être biodégradable et permettre la conduction osseuse et finalement ;
- des cellules souches enchâssées à l’intérieur de microgels seront utilisées pour la production de facteurs ostéogéniques pour stimuler les cellules hôtes et ainsi stimuler la repousse osseuse (ostéoinduction).
Les différents composants seront formulés dans le but de correspondre à un certain nombre de caractéristiques essentielles en termes d’injectabilité, de rhéologie et de propriétés mécaniques. Les propriétés biologiques des formulations sélectionnées seront alors étudiées en termes de cytocompatibilité, de survie cellulaire et de leur capacité à supporter la repousse osseuse.
Les cellules protégées au sein des microgels seront introduites profondément à l’intérieur de la mousse de ciment phosphocalcique et utilisant un système de mélange approprié. La mousse auto-réticulantes (envahie par les cellules) durcira à température du corps après implantation.
Cette stratégie privilégiera et améliorera la biointégrité de la combinaison du matériau avec l’os hôte. En effet, les cellules peuvent s’étaler et proliférer à l’intérieur du matériau implanté et aussi dans le tissu environnant. Cela résultera en un remodelage du matériau et par conséquent en la formation d’un nouveau tissu osseux.
Le principal challenge de ce projet à haut risque est de conserver les cellules vivantes à l’intérieur d’un ciment ionique pendant au minimum une semaine.
Ces nouveaux biomatériaux sont incroyablement prometteurs dans le cadre de l’ingénierie tissulaire osseuse ainsi que pour des applications cliniques en conditions contraintes ou non contraintes.