Un cartilage artificiel ultra-résistant à partir du Kevlar

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Des chercheurs de l’Université du Michigan et de l’Université de Jiangnan en Chine annoncent avoir développé un type de cartilage artificiel utilisant du Kevlar, une fibre synthétique mieux connue pour son utilisation dans les gilets pare-balles.

Le nouveau matériau hybride combine la force et la teneur en eau du cartilage naturel, il pourrait être utile pour remplacer le cartilage abîmé ou d’autres tissus mous dans le corps.

Pourquoi le cartilage se dégrade-t-il ?

Les lésions du cartilage articulaire sont fréquentes chez les personnes actives et en particulier chez les sportifs. Lorsqu’une lésion apparaît dans le cartilage suite à un traumatisme sportif par exemple, les cellules situées aux abords de cette lésion ne remplacent pas le cartilage : elles produisent un tissu fibreux appelé fribro-cartilage, dont les propriétés mécaniques sont faibles.

Ce processus de guérison précaire entraîne une mauvaise répartition des charges dans l’articulation. Le cartilage resté sain finit donc lui aussi par se dégrader, irrémédiablement.

L’apport du nouveau cartilage artificiel

La solidité d’un implant cartilagineux est essentielle pour qu’il puisse résister à l’abrasion et à la déformation qu’il subira dans une articulation mobile. Cependant, le tissu doit contenir suffisamment de liquide pour permettre aux chondrocytes (cellules qui construisent le cartilage) de croître, tandis que la force et la flexibilité du cartilage proviennent de sa capacité à réabsorber l’eau qui s’échappe lors des contraintes biomécaniques.

Jusqu’à présent, les chercheurs étaient incapables de cocher toutes ces cases lors de la conception du cartilage artificiel. Les chercheurs du projet actuel se sont tournés vers le Kevlar, une fibre synthétique très résistante, et l’ont combinée avec du PVA, qui peut créer des hydrogels contenant beaucoup d’eau.

Leur « Kevlartilage » libère l’eau sous stress biomécanique et la réabsorbe plus tard comme une éponge, tout comme le cartilage naturel. Les fibres de Kevlar forment une maille à l’intérieur du matériau, et l’hydrogel PVA retient l’eau.

Une image au microscope électronique de la matrice du cartilage synthétique. Crédit: Lizhi Xu, Kotov Lab, Université du Michigan.

Dans les essais, même lorsque le matériau contenait jusqu’à 92% d’eau, il conservait une résistance similaire à celle du cartilage naturel. L’équipe a effectué quelques travaux préliminaires de biocompatibilité, et il semblerait que le matériau ne nuise pas aux cellules adjacentes, mais ils devront poursuivre les travaux pour voir si le Kevlartilage peut être utilisé comme implant cartilagineux chez les patients. Il pourrait également être utile pour remplacer d’autres tissus mous.

Les traitement actuels : une efficacité controversée

Il existe actuellement deux façons de régénérer le cartilage abîmé. La première consiste à implanter de manière chirurgicale dans les zones endommagées des cellules de cartilage préalablement prélevées sur le patient (implantation de chondrocytes autologues (ACI)). Cette méthode est onéreuse, car elle requière une culture de cellules in vitro.

La deuxième consiste à effectuer des mini-incisions dans l’os qui est directement en contact avec la zone de cartilage à soigner. Il s’agit d’amener le sang et les cellules souches au cartilage, afin de favoriser la repousse du cartilage. Dans les deux cas, les résultats sont pour l’instant non-garantis et controversés.

University of Michigan : Kevlar-based artificial cartilage mimics the magic of the real thing

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