Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les pertes de substance, surtout lorsqu'elles sont de grande taille, mettent souvent à mal les capacités naturelles de réparation de l'os. Alors que le traitement de référence repose sur l'apport d'os autologue, les chirurgiens peuvent être amenés à utiliser, lorsque le recours à l'autogreffe est impossible, des allogreffes ou des substituts osseux. Cet article a pour objectif de présenter la problématique de la réparation osseuse telle qu'elle est actuellement traitée en clinique et de relater les approches novatrices comme l'utilisation des protéines de la morphogenèse osseuse ou l'avènement de la thérapie cellulaire osseuse ainsi que les défis règlementaires et technologiques majeurs à relever pour optimiser leur utilisation.
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Repair of large bone defects is a major challenge for orthopedic, reconstructive and maxillo-facial surgery. The autologous bone graft is the gold standard for the repair of these defects, but its use is limited by supply and donor site morbidity. These disadvantages have prompted an ongoing search for alternative methods that could supersede the need for autologous bone harvest. This article reviews the state of the art and future directions for engineering bone. With this aim, it describes the current methods (autologous and allogenic bone grafts, bone substitutes and bone morphogenic proteins) and future alternatives (stem cell therapies) for repairing bone. It also discusses the technological and regulatory challenges for its transfer to clinical use.
Auteur(s)
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Mickael DESCHEPPER : PhD, post-doctorant, Laboratoire de bioingénierie et bioimagerie ostéoarticulaire UMR CNRS 7052, UFR de médecine, Université Paris Diderot, France
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Joseph PAQUET : PhD, post-doctorant, Laboratoire de bioingénierie et bioimagerie ostéoarticulaire UMR CNRS 7052, UFR de médecine, Université Paris Diderot, France
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Adrien MOYA : Doctorant,Laboratoire de bioingénierie et bioimagerie ostéoarticulaire UMR CNRS 7052, UFR de médecine, Université Paris Diderot, France
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Mathieu MANASSERO : PhD, MCU, Laboratoire de bioingénierie et bioimagerie ostéoarticulaire UMR CNRS 7052, UFR de médecine, Université Paris Diderot, École vétérinaire de Maisons-Alfort, France
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Morad BENSIDHOUM : PhD, Chargé de recherche, Laboratoire de bioingénierie et bioimagerie ostéoarticulaire UMR CNRS 7052, UFR de médecine, Université Paris Diderot, France
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Hervé PETITE : PhD, Directeur du laboratoire, Laboratoire de bioingénierie et bioimagerie ostéoarticulaire UMR CNRS 7052, UFR de médecine, Université Paris Diderot, France
INTRODUCTION
Annuellement, plus de 2,2 millions de greffes osseuses sont réalisées dans le monde. Ces greffes sont effectuées notamment pour : (i) combler et réparer des défauts osseux de grande taille, observés après résection tumorale, par exemple ; (ii) traiter des complications de fracture tels que les pseudarthroses (absence de consolidation osseuse entre les fragments osseux) ; (iii) fusionner des corps vertébraux dans des cas de dégénérescence discale chronique ; (iv) améliorer l'intégration osseuse de prothèses articulaires telles que les prothèses de hanche.
Le greffon osseux est, le plus souvent, obtenu chez le patient (autogreffe), puisqu'il est alors histocompatible et non immunogène. Son prélèvement, cependant, est une source supplémentaire de morbidité, augmentant ainsi les temps et les coûts opératoires. De plus, la quantité, et parfois la qualité, de l'autogreffon sont limitées. Les chirurgiens ont alors recours à des allogreffes ou des substituts osseux. Ces matériaux ne rendent hélas des services que pour le comblement de défauts de petite taille. Biologiquement « muets », ils ne servent que de supports passifs à la formation osseuse. Ces limites ont incité les chercheurs à développer des substituts du tissu osseux ayant un fort pouvoir ostéogène conféré par l'intermédiaire de facteurs de croissance ou de cellules souches. Nous nous proposons dans cet article de décrire ces différentes méthodes de réparation du tissu osseux, ainsi que leurs limites et les nouveaux défis scientifiques et médicaux auxquels ce domaine pluridisciplinaire doit faire face.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
substituts osseux innovants facteurs de croissance celules souches Imagerie ingénierie tissulaire chimie des matériaux prototypage cellulaire culture cellulaire
KEYWORDS
innovatives bone substitutes | growth factors | stern cells | imaging | tissue engineering | materials chemistry | rapid prototyping | cell culture
DOI (Digital Object Identifier)
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Glossaire – Définitions
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7. Conclusion
La compréhension intime que l'on a de l'embryogénèse et de la réparation osseuse a permis d'identifier des effecteurs cellulaires (les CSMs) et moléculaires (les BMPs) clés de la réparation osseuse. L'association de ces effecteurs avec des matrices autorisant leur délivrance permet d'obtenir une nouvelle génération de matériaux, dont l'ambition est, de non seulement réparer la fonction mécanique déficiente du tissu osseux, mais aussi d'obtenir sa réparation ad integrum. Si ces produits d'ingénierie tissulaire présenteront vraisemblablement à terme une efficacité thérapeutique très supérieure à celui des biomatériaux classiques, des développements sont encore nécessaires pour délivrer de façon satisfaisante leur composante biologique. Ainsi, une utilisation optimale des BMPs requiert le développement de support permettant à la fois leurs confinements sur le site lésé et leurs délivrances à des doses efficaces pendant un temps suffisant. De même, un usage rationnel de cellules souches requiert la mise au point de matériaux ou méthodes capable, (i) d'au moins temporairement, prolonger la survie des cellules transplantées et (ii) d'harmoniser vitesse de résorption du matériau et formation osseuse. De plus, la démonstration de l'efficacité thérapeutique de ces produits d'ingénierie tissulaire est généralement réalisée chez l'animal sain. Il n'existe généralement pas d'études cliniques rigoureuses démontrant leur intérêt thérapeutique en situation pathologique. On ne peut s'empêcher, par exemple, de se poser la question de l'intérêt de facteurs de croissance ou de cellules souches dans des territoires peu vascularisés ou encore dans un contexte ostéoporotique ou diabétique. Les études expérimentales et cliniques doivent être poursuivies afin de mieux cerner les indications thérapeutiques de ces nouvelles techniques.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PRYOR (L.), GAGE (E.), LANGEVIN (C.-J.), HERRERA (F.), BREITHAUPT (A.), GORDON (C.), AFIFI (A.), ZINS (J.), MELTZER (H.), GOSMAN (A.), al - Review of bone substitutes. - Vol. 2, no 3, p. 151-160, juin 2009.
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(2) - MASQUELET (A.-C.) - Chirurgie orthopédique. - Elsevier Masson (2004).
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(3) - TAYLOR (G.I.), MILLER (G.D.H.), HAM (F.J.) - The free vascularized bone graft : a clinical extension of microvascular techniques. - Vol. 55, no 5, p. 533, mai 1975.
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(4) - KUMAR (A.), GODWIN (J.W.), GATES (P.B.), GARZA-GARCIA (A.A.), BROCKES (J.P.) - Molecular basis for the nerve dependence of limb regeneration in an adult vertebrate. - Vol. 318, no 5851, p. 772-777, nov. 2007.
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(5) - BORGENS (R) - Mice regrow the tips of their foretoes. - Vol. 217, no 4561, p. 747-750, août 1982.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Haute Autorité de Santé pour l'évaluation des substituts osseux http://www.has-sante.fr/portail/upload/docs/application/pdf/2013.06/rapport_devaluation_des_substituts_osseux.pdf
INSERM sur les biomateriaux http://www.inserm.fr/thematiques/technologies-pour-la-sante/dossiers-d-information/biomateriaux
NIH (National Institutes of Health ) sur les cellules souches https://stemcells.nih.gov/
TERMIS (Tissue Engineering International and Regenerative Medicine) http://www.termis.org/
Osseomatrix
GTEBO (Groupe de Travail et d'Étude sur les BMP en Orthopédie) http://www.gtebo.com
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