Reconstruire un os long à l'aide d'une structure imprimée en 3D
Une structure poreuse en polymère imprimée en 3D, recouverte d'un film ostéoinducteur, a permis de réparer un défaut de taille critique sur un métatarse de brebis. Une première, qui ouvre des perspectives vers une application clinique à la régénération osseuse personnalisée. Ces résultats, obtenus au sein d'une collaboration menée par les laboratoires Biomimetism and regenerative medicine, Biologie, bioingénierie et bioimagerie ostéo-articulaires et du Centre d'investigation clinique - innovation technologique, sont publiés dans la revue Advanced Healthcare Materials.
Réparer un défaut de grande taille dans un os long, qu'il résulte d'un traumatisme, d'une tumeur ou d'une infection, reste un défi pour la médecine. L'autogreffe osseuse est la méthode la plus utilisée, mais nécessite de prélever du tissu osseux sur un autre site du patient, y engendrant une morbidité (douleurs, paresthésie1 , risque d’infection...). Des dispositifs médicaux ostéoinducteurs sont en cours de développement, mais peu ont été évalués au niveau d’un os long porteur dans un modèle préclinique. Un consortium de scientifiques du laboratoire Biomimetism and regenerative medicine (BRM, CNRS/CEA/Inserm/Université Grenoble Alpes) et du laboratoire Biologie, bioingénierie et bioimagerie ostéo-articulaires (B3OA, CNRS/Inserm/Université Paris Cité), en association avec l’École vétérinaire d’Alfort (ENVA), de l’Institut pour l’avancée des biosciences (IAB, CNRS/Inserm/Université Grenoble Alpes), et du Centre d’investigation clinique - innovation technologique de Bordeaux (CIC-IT, Inserm/CHU de Bordeaux/ Institut Bergonié/Université de Bordeaux), a développé un dispositif médical novateur qui a permis de réparer un défaut de 25 mm de long dans un métatarse de brebis, sans effet indésirable.
Le nouveau dispositif est constitué d'une structure poreuse qui prend la forme d'un échafaudage imprimé en 3D en acide polylactique (PLA), polymère biocompatible de qualité clinique. Cette structure est revêtue d'un film polyélectrolyte délivrant une protéine morphogénétique osseuse 2 (BMP-2), qui génère la formation du tissu osseux. La biocompatibilité des matériaux du dispositif a été testée in vitro et in vivo par le CIC-IT de Bordeaux.
Différentes géométries d'échafaudages ont été réalisées. Les résultats des tests in vivo ont montré que la géométrie interne de l'échafaudage, notamment la forme des pores, a une influence sur la régénération osseuse, qui est homogène dans le sens longitudinal. Après 4 mois d’implantation, les échafaudages avec des pores cubiques d'environ 870 µm, et une faible dose de BMP-2, de l'ordre de 120 µg/cm3, induisent la meilleure régénération osseuse sans effet indésirable, avec des résultats cliniques proches de ceux obtenus avec la méthode de référence qui est l’autogreffe.
L'étude a permis de valider cette nouvelle stratégie de reconstruction de défauts osseux de taille critique dans les os longs, qui ouvre des perspectives pour une régénération osseuse personnalisée. Un travail d'optimisation des matériaux et de la géométrie du dispositif et des études à plus long terme devront toutefois être réalisés avant d'envisager une application clinique.
© Reproduced from Garot et al. Adv Healthcare Materials 2023 (CC BY 4.0 DEED).
Références
3D-Printed Osteoinductive Polymeric Scaffolds with Optimized Architecture to Repair a Sheep Metatarsal Critical-Size Bone Defect
Charlotte Garot, Sarah Schoffit, Cécile Monfoulet, Paul Machillot, Claire Deroy, Samantha Roques, Julie Vial, Julien Vollaire, Martine Renard, Hasan Ghanem, Hanane El-Hafci, Adeline Decambron, Véronique Josserand, Laurence Bordenave, Georges Bettega, Marlène Durand, Mathieu Manassero, Véronique Viateau, Delphine Logeart-Avramoglou, Catherine Picart.
Advanced Healthcare Materials, le 01/09/2023
https://doi.org/10.1002/adhm.202301692
Article consultable sur la base d’archives ouvertes HAL
- 1Ensemble des troubles (fourmillements, picotements, engourdissements, …) liés au sens du toucher.