Un hydrogel intelligent pour régénérer le cartilage abîmé

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Dominique Pioletti, responsable du Laboratoire de biomécanique en orthopédie (EPFL-CHUV-DAL LBO) et Harm-Anton Klok, responsable du Laboratoire des polymères (EPFL-STI-IMX-LP) à l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), ont développé, dans le cadre du Programme national de recherche “Matériaux intelligents” (PNR 62), un procédé novateur à base d’hydrogel qui pourrait, à terme, permettre de régénérer le cartilage tel que celui du genou.

Science Photo Library / Getty Images
Science Photo Library / Getty Images

L’équipe s’est basée sur les connaissances actuelles concernant la méthode de régénération du cartilage. Le cartilage n’étant pas vascularisé, il est difficile à régénérer. En effet, le processus reste dépendant de plusieurs facteurs. Dans une articulation, les chondrocytes, cellules cartilagineuses, sont stimulées et n’actionnent leurs récepteurs sensibles aux facteurs de croissance que lorsque l’articulation est en mouvement – et donc que le cartilage subit une contrainte mécanique répétée telle que la charge imposée par le corps à chaque pas – depuis 5 à 20 minutes.

L’efficacité d’un traitement médical ne serait donc optimal qu’une fois les récepteurs déployés et le médicament doit pouvoir être diffusé de façon retardée. Ainsi, l’équipe de recherche a développé un matériau intelligent capable de libérer une substance qu’au bout de 5 à 8 min d’échauffement dû aux frottements provoqués par les mouvements de l’articulation.

Ce matériau est composé d’hydrogel, de nanoparticules de type liposomes sensibles à une variation de température et dont la température basse de solubilité (LCST) se situe entre 36 et 37°C et d’un médicament (actuellement remplacé dans les expériences par un colorant). Echauffés par les mouvements répétitifs, les liposomes présents dans la matrice d’hydrogel vont réagir à une température donnée en diminuant leur diamètre d’un quart (de 340 nm à 255 nm).

Cela provoque un gain d’espace et donc une perméabilité de la matrice qui permet la diffusion du colorant dans la zone voulue. Comme le montrent les diverses expériences développées pour analyser le fonctionnement précis de l’ensemble hydrogel-nanoparticules de liposome-colorant sous l’effet de contraintes mécaniques répétées, le regroupement de ces trois éléments au sein du matériau composite est nécessaire au bon fonctionnement du procédé.

Le matériau composite ainsi développé pourrait à terme être implanté au sein du cartilage lésé grâce à la technique chirurgicale de l’arthroscopie puis stimulé avec un travail de physiothérapie adapté permettant une bonne diffusion du médicament. Mais avant d’en arriver là, les chercheurs cherchent des partenaires prêts à investir afin de réaliser les études cliniques et développer un matériau composite similaire composé, cette fois, d’éléments biodégradables et sûrs et dans lequel une substance médicamenteuse telle que le facteur de croissance de type TGF-bêta remplacera le colorant utilisé expérimentalement.

11 COMMENTAIRES

  1. Bonjour,
    J’ai un probleme de genoux, je suis intéressé par cette méthode.
    Veuillez me donner plus d’info à ce sujet.
    Cordialement

    • Quel problème ?
      Le traitement est encore en phase d’expérimentation, il n’est pas commercialisé. Il faut compter encore quelques années.

  2. Merci pour votre réponse.
    Beaucoup de douleurs surtout genou gauche. je n’arrive pas à me mettre à genoux. J’étais voir deux médecins sans résultat
    Merci de m’orienter.
    Vous êtes installé ou?

  3. Les maladies qui peuvent être à l’origine d’une douleur du genou sont nombreuses. Je vous cite quelques unes les plus fréquentes : l’arthrose, les blessures des ménisques, la synovite inflammatoire, … donc je vous conseille d’aller voir un rhumatologue ou un chirurgien orthopédiste. Il vous examinera, puis il vous demandera un bilan radiologique à réaliser en fonction de son examen et probablement un bilan sanguin. Si vous avez des radios, envoie les nous par messagerie privé sur notre page facebook (www.facebook.com/Orthopedie.traumatologie) ou par mail, l’adresse figure en bas du site.

  4. Bonjour je SS dr aouf médecin dentiste moi même je souffre d’une arthrose cervicale avancée prononcée et maintenant ça fait quelques mois c”est mon genou gauche je ne p plus le plier en deux ,quand je fait les escaliers c’est le martyre le soir j’ai un colon sensible pas d’anti-inflammatoires est ce que ce gel a le même effet que le gel qui existe déjà sur le marche et que l’on injecté dans le genou merci

    • Il faut d’abord faire un bilan lésionnel, une douleur du genou peut être secondaire à plusieurs pathologies, arthrose, ménisques, tendineuses, … . Si c’est de l’arthrose, il faut voir s’il y a pas un défaut d’axes qu’on peut corriger avec la chirurgie mais selon le stade de votre arthrose. On peut également injecté de l’acide hyaluronique en intra articulaire ou faire un lavage sous arthroscopie. Je vous conseille de voir avec un chirurgien orthopédiste les possibilités thérapeutiques avec votre cas.

  5. Bonsoir Dr et tout d abord merci pour vos articles…j.ai.38 ans et très sportif..triathlete…je me.suis beaucoup entraîné et mon genou gauche me fait souffrir,parfois.juste une gene…hyper.pression rotulien latérale..réduction De l.angle de la.trochlee apparemment.ulcerations cartilagineuses de là rotule et de la.trochlee..kyste poplite bien sur mais aussi infiltration de la bourse.commune du semi membraneux et long jumeau…claquement.en externe avec ressaut visible…plica ? Hoffa ? Rien de sur…..visco supplementation il a y 7 semaines.infiltration il y a 3 semaines.pour le.moment juste étirements assouplissements avec mon kiné…la.rotule accroche,comme un robot.pas simple à distance je le concois…rotation et abduction importante de la.hanche gauche et musclé piriforme hyper trophié.
    Imagerie : 2 IRM et un.artroscanner
    merci Dr
    Cordialement

  6. Bjr cher Docteur Khaled,

    Je m’appelle FIRAS et je suis un ancien joueur de football et actuellement je suis préparateur physique en football donc toujours en activité..j’avais arrêter le Foot à cause d’une ancienne blessure au genou ou j’ai été opérer pour retirer un fragment de ménisque qui a été lésé puis je me suis reblessé dessus et je n’avais pas pris mon temps nécessaire de rétablissement avant de reprendre l’activité; ce qui m’a dirigé vers une arthrose stade 1 selon mon médecin traitant…je vois que vous etes plein dedans et à jour par rapport aux avancements scientifiques et technologiques à ce sujet donc je voulais vous demander s’il ya des nouvelles méthodes chirurgicales permettant d’améliorer mon cas sachant que je suis en train d’injecter du synvisc one tous les ans et je prends du STRUCTUM tous les jours; c vrai que cela m’aide un peu mais ne resoud pas le problème surtout que dans mon bolout je suis amené à faire des démonstrations et donc besoin d’être à un niveau physique respectable…merci d’avance pour vos conseils..

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