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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

Un hydrogel dégradable à base d’un copolymère à blocs pour la réparation de la moelle épinière

Des chercheurs de l’Institut de chimie radicalaire (CNRS / Aix-Marseille Université) et de l’Institut des sciences du mouvement (CNRS / Aix-Marseille Université) ont développé un hydrogel poreux à base d’un copolymère à blocs de type PLA-b-PHEMA dans le but de réduire la cicatrice gliale(1) consécutive à une blessure de la moelle épinière et de promouvoir la repousse axonale(2). Ce biomatériau non-toxique, favorisant l’adhésion cellulaire et la croissance axonale, présente les qualités nécessaires pour être implanté au sein du système nerveux central. Ces travaux font l’objet d’une publication dans la revue Biomaterials.

 

Les blessures de la moelle épinière sont un problème de santé majeur. Malheureusement, il n’existe actuellement aucun traitement efficace. En effet, les quelques récupérations observées suite à la transplantation de cellules au niveau du site lésionnel ou après l’injection de molécules pharmacologiques sont très limitées. Ce tragique constat s’explique par l’apoptose (mort cellulaire) d’un grand nombre de cellules suite à leur implantation et par l’incapacité des molécules pharmacologiques à cibler uniquement le site lésionnel.

Une alternative à ces traitements est l’implantation de biomatériaux visant à combler la cavité lésionnelle dans le but de limiter le développement de la cicatrice gliale (barrière physico-chimique majoritairement constituée de cellules astrocytaires(3)). De plus, ces biomatériaux poreux fournissent aux axones sectionnés un support de repousse facilitant leur croissance.

Bien que de nombreux biomatériaux aient été implantés chez l’animal suite à des traumatismes médullaires, aucun n’a encore été défini comme optimal. Le biomatériau idéal doit présenter des propriétés mécaniques proches de celles de la moelle épinière, des caractéristiques chimiques favorables à la régénérescence nerveuse, et être dégradable (afin d’éviter une calcification à long terme). Aucun polymère ne semble actuellement présenter ces qualités.

L’idée retenue par  les chercheurs de l’Institut de chimie radicalaire et de l’Institut des sciences du mouvement a donc été de sélectionner deux polymères de nature différente et de les associer sous la forme d’un copolymère à blocs homogène dans le but de combiner leurs propriétés respectives. Ainsi, ils ont synthétisé un copolymère à blocs en combinant les propriétés de dégradabilité de l’acide poly(D,L-lactique) (PLA) et les propriétés hydrophiles du poly(méthacrylate d’hydroxyéthyle) (PHEMA). Pour ce faire, la polymérisation radicalaire contrôlée par les nitroxydes du HEMA a été effectuée sur la base d’une macro-alcoxyamine PLA-SG1.

Après avoir caractérisé la pureté, la cinétique de dégradation et la biocompatibilité du copolymère à blocs PLA-b-PHEMA, ce dernier a été mis sous la forme d’un hydrogel poreux. L’effet thérapeutique du biomatériau suite à une hémisection médullaire a été démontré au travers de tests comportementaux et d’analyses histologiques. Une récupération supérieure de la fonction locomotrice a été observée chez les animaux implantés et une repousse axonale conséquente a été constatée dans l’intégralité de l’hydrogel.
Outre ces résultats prometteurs, ce biomatériau peut encore être optimisé. En effet, il est envisageable de fonctionnaliser les groupes hydroxyles des chaînes de PHEMA avec des peptides RGD afin de mimer plus efficacement la matrice extracellulaire du système nerveux central. Enfin, cet hydrogel dégradable peut également être utilisé comme un dispositif d’administration et ainsi libérer des molécules bioactives ou encapsuler des cellules.

(1) Dans le système nerveux, les cellules gliales sont les cellules qui forment l'environnement des neurones.
(2) L'axone est une fibre nerveuse qui prolonge le neurone pour conduire le signal électrique.
(3) Les astrocytes sont des cellules gliales du système nerveux central présentant généralement une forme étoilée.

 

gigmes

© 2014 Vincent Pertici

 

Référence

Vincent Pertici, Thomas Trimaille, Jérôme Laurin, Marie-Solenne Félix, Tanguy Marqueste, Brigitte Pettmann, Jean-Paul Chauvin, Didier Gigmes, Patrick Decherchi

Repair of the Injured Spinal Cord by Implantation of a Synthetic Degradable Block Copolymer in Rat

Biomaterials 9 mai 2014, pii : S0142-9612(14)00394-9.
http://dx.doi.org/10.1016/j.biomaterials.2014.04.020

 

Contacts chercheurs

Thomas Trimaille, Didier Gigmes, Institut de chimie radicalaire - Marseille
Courriels :  thomas.trimaille@univ-amu.fr
didier.gigmes@univ-amu.fr
Tél. : 04 91 28 80 83

Patrick Decherchi, Institut des sciences du mouvement - Marseille
Courriel : patrick.decherchi@univ-amu.fr

Tél. : 04 91 82 84 14

Tanguy Marqueste, Institut des sciences du mouvement - Marseille

Courriel : tanguy.marqueste@univ-amu.fr

 

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken

 

2 juin 2014

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