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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Régénérer le tissu osseux à l'aide de cellules souches
En anglais
5. Régénérer le tissu osseux à l'aide de protéines de la morphogénèse osseuse
5.1 Principe
Un être humain adulte contient environ 3,72 × 1013 cellules . Ces milliards de cellules ne travaillent pas pour leur propre compte, mais au profit de l'organisme en tant qu'unité. Afin d'organiser cette société cellulaire structurellement et fonctionnellement complexe, les cellules ont développé un réseau de communication cellulaire, par lequel elles reçoivent ou émettent des signaux en provenance et à destination des autres cellules. Ces mécanismes de communication inter-cellulaires dépendent entre autres de messagers chimiques produits par les cellules et capables de diffuser dans l'espace extracellulaire par voie nerveuse, humorale ou locale. L'ingénierie tissulaire osseuse s'intéresse particulièrement aux messagers chimiques agissant localement, et plus particulièrement à une catégorie de molécules de signalisation appelées facteurs de croissance.
Les facteurs de croissance sont des glycoprotéines de faible poids moléculaire (8 à 70 kDa) produites par de très nombreux types cellulaires. Ils permettent un dialogue entre cellules, régulant des fonctions biologiques extrêmement variées (prolifération, différenciation, activation, survie ou mort cellulaire), et sont, en particulier, impliqués dans l'inflammation, la réponse immunitaire, l'hématopoïèse et, bien sûr, la réparation tissulaire.
L'hypothèse sous-jacente à l'utilisation de ces facteurs de croissance en orthopédie est qu'il est possible d'altérer le cours d'événements clés de la réparation osseuse en modifiant la concentration locale d'un ou de plusieurs facteurs de croissance. De très nombreux facteurs de croissance sont impliqués dans la réparation osseuse (tableau 5). Les études du comportement biologique des autogreffes montrent que le développement vasculaire et l'induction de la formation osseuse revêtent une importance...
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Régénérer le tissu osseux à l'aide de protéines de la morphogénèse osseuse
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.
-
(2) - MASQUELET (A.-C.) - Chirurgie orthopédique. - Elsevier Masson (2004).
-
(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.
-
(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.
-
(5) - BORGENS (R) - Mice regrow the tips of their foretoes. - Vol. 217, no 4561, p. 747-750, août 1982.
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(6)...
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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