Ce matériau biohybride promet de remplacer et faire repousser les cartilages endommagés

Lorsque le cartilage d’une articulation comme le genou est endommagé, sa guérison, si tant est qu’elle se produise, s’avère très lente. Un nouveau matériau biohybride expérimental pourrait un jour le remplacer, et même favoriser la croissance d’un nouveau cartilage naturel.

Un matériau capable de remplacer efficacement le cartilage naturel

Pour pouvoir remplacer efficacement son homologue naturel, un cartilage artificiel doit être suffisamment souple pour suivre les mouvements de l’articulation, et suffisamment résistant pour supporter les contraintes auxquelles il est soumis en permanence.

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Ces dernières années, des substances composées de polymères naturels (collagène, fibrine, acide hyaluronique…) ainsi que purement synthétiques ont été proposées comme matériaux de remplacement. Cependant, aucune de ces approches ne parvenait à combiner les deux propriétés essentielles du véritable cartilage.

Dans le cadre de travaux publiés dans la revue PNAS, des chercheurs de l’université Cornell ont mis au point un matériau biohybride extrêmement proche du cartilage naturel. Composé de fibres de collagène naturel en suspension dans un hydrogel synthétique, celui-ci est dit zwitterionique : chaque ion qu’il contient est à la fois chargé positivement et négativement.

Des propriétés impressionnantes

Lorsque le collagène et l’hydrogel sont mélangés, les ions de ce dernier interagissent avec les ions chargés positivement et négativement des fibres de collagène, ce qui entraîne l’auto-assemblage de ces dernières en un réseau interconnecté semblable à celui du collagène naturel. Ainsi, le matériau qui en résulte s’avère à la fois robuste et flexible.

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Lors de tests en laboratoire, ses performances se sont révélées proches de celles du cartilage articulaire naturel. Celui-ci était 40 % plus élastique que le gel zwitterionique sans collagène, et possédait une résistance à la rupture 11 fois plus élevée. Entièrement biocompatible, il peut également accueillir des cellules de cartilage adjacentes qui y migrent et s’y multiplient.

« Un tel matériau pourrait être imprimé en 3D utilisé comme un échafaudage poreux capable de supporter certaines contraintes jusqu’à ce que le tissu articulaire naturel se régénère complètement », estime Nikolaos Bouklas, auteur principal de l’étude.