Un hydrogel biomatériau pourrait-il un jour traiter les lésions de la moelle épinière ?

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Les lésions ou maladies de la moelle épinière sont souvent dévastatrices, entraînant une déficience, des douleurs et une paralysie importantes. Bien que la rééducation peu de temps après une blessure puisse restaurer la mobilité de certains patients et que la neuromodulation puisse restaurer temporairement les impulsions électriques, la moelle épinière elle-même n’est plus fonctionnelle lorsque les nerfs sont endommagés ou sectionnés. Un hydrogel biomatériau développé à partir d’un consortium multi-institutionnel, appelé Mend the Gap, a le potentiel de créer un environnement propice à la régénération des nerfs.

Dans les lésions de la colonne vertébrale ou les lésions tissulaires qui surviennent à la suite d’une maladie affectant la colonne vertébrale, il existe un espace dans la colonne vertébrale qui interrompt les signaux nerveux. À la suite de la collaboration, un biomatériau a été conçu qui pourrait combler cet écart et permettre aux nerfs de se reconnecter. Le gel mou, qui se dirige actuellement vers la recherche préclinique, contient des tiges magnétiques miniatures qui peuvent être alignées dans une direction particulière avec un aimant. Les tiges créeraient alors des guides pour que les nerfs se développent.

Hydrogel anisotrope prometteur pour SCI

La professeure Laura De Laporte, PhD, ingénieure chimiste en matériaux avancés pour la biomédecine au DWI – Institut Leibniz pour les matériaux interactifs, d’Aix-la-Chapelle, en Allemagne, a commencé à développer le gel mou, appelé gel anisotrope, dans un effort vers une éventuelle amélioration dans le traitement des lésions de la moelle épinière. Le travail de De Laporte est étudié au sein du consortium Mend the Gap.

« L’idée était d’avoir un matériau que vous pouvez injecter, donc il est peu invasif mais il s’aligne également », a déclaré De Laporte, expliquant que les implants ou les échafaudages nécessitent de retirer des tissus pour accueillir l’appareil, ce qui peut entraîner encore plus de dommages à la colonne vertébrale. nerfs. « Je voulais quelque chose que vous pourriez injecter sous forme de liquide, puis il s’aligne après l’injection et reste aligné, et les nerfs auraient essentiellement des autoroutes pour être guidés à travers le site de la blessure. »

Un gel liquide qui fournit une structure est particulièrement utile pour le traitement de la moelle épinière car les lésions varient d’un patient à l’autre. « Chaque patient est différent, et un liquide [hydrogel] peut s’adapter à une forme irrégulière et ensuite c’est solide », a déclaré De Laporte. « Au fil du temps, le matériel est remplacé par du tissu », a-t-elle déclaré. « Les microgels peuvent disparaître car l’idéal est que la biologie prenne le relais et crée un échafaudage naturel aligné. »

Le gel anisotrope breveté, initialement développé grâce à une subvention européenne accordée à De Laporte, combine deux composants : un hydrogel macromoléculaire réticulé et un hydrogel micron pré-réticulé. Dans l’hydrogel micron, de petits cylindres en forme de tige (diamètre de 2 à 5 micromètres x longueur de 20 à 50 micromètres) infusés de nanoparticules d’oxyde de fer permettent une conception à orientation magnétique, a expliqué De Laporte. Lorsque l’hydrogel micron est ajouté à l’eau et qu’un petit aimant est appliqué, les tiges peuvent être alignées dans une direction souhaitée. Par la suite, le macro hydrogel est injecté, entoure les tiges et est réticulé pour fixer les tiges en place, a-t-elle déclaré. Les gels de biomatériaux s’absorbent au fil du temps à mesure que les nerfs et les tissus se développent à sa place.

Liquide pour remplir les espaces de blessures SCI

Un membre de l’équipe médicale de la collaboration Mend the Gap, Wolfram Tetzlaff, MD, PhD, professeur de chirurgie et de zoologie à l’Université de la Colombie-Britannique à Vancouver, considère l’hydrogel anisotrope comme une méthode réalisable pour traiter les lésions de la moelle épinière. « La façon dont le gel est envisagé, il se moulerait à la forme de la lésion », a déclaré Tetzlaff. « La lésion elle-même pourrait nécessiter un traitement car le bord d’une lésion de la moelle épinière subit souvent des cicatrices, il y aura donc besoin de l’administration de médicaments et des traitements supplémentaires qui modifient la cicatrice et stimulent également la croissance de l’axone. Un dispositif médical en gel, si la technologie s’avérait efficace dans une étude plus approfondie, serait probablement développé en combinaison avec un produit pharmaceutique pour stimuler la croissance des cellules nerveuses.

Plusieurs questions pratiques doivent encore être déterminées, par exemple si l’utilisation la plus appropriée est en cas de blessure aiguë ou chronique et le processus d’injection. La cavité dans la colonne vertébrale est petite, souvent visuellement obstruée, et les blessures peuvent se trouver à plusieurs endroits, a expliqué Tetzlaff, ajoutant qu’un robot guidé visuellement qui peut s’adapter au mouvement de la colonne vertébrale lors de la respiration est en cours de développement. « Les lésions de la moelle épinière ont tellement de saveurs, de formes et de types, et elles subissent des changements au fil du temps », a-t-il déclaré. Les premiers tests in vivo comprendront des fausses moelles épinières imprimées en 3D, a partagé Tetzlaff.

Traduire le prospect en étapes suivantes

Bien qu’encore au début du processus de développement, les chercheurs sont prudemment optimistes quant à la perspective du gel de biomatériau anisotrope. « Nous ne voulons pas donner de faux espoirs aux patients atteints de lésions médullaires », a déclaré De Laporte. « C’est un nouveau type de matériau et je pense que c’est prometteur, mais nous ne montrons que la preuve de principe in vitro [at this point].”

C’est là qu’interviennent les chercheurs de Mend the Gap : des équipes se préparent actuellement à démarrer des études in vivo sur le gel de biomatériau. Mend the Gap rassemble actuellement 32 membres du monde entier, dont des ingénieurs, des chirurgiens et des chercheurs, chacun avec son propre aspect de l’expertise en lésions de la moelle épinière. Les participants viennent d’Australie, du Canada, d’Europe et des États-Unis et, en 2020, ont reçu 24 millions de dollars du Fonds Nouvelles frontières pour la recherche du Canada. Rassembler un groupe multidisciplinaire des meilleurs talents de diverses spécialités est la « seule façon d’avancer sur les lésions de la moelle épinière, a expliqué Tetzlaff, en raison de la complexité des lésions.