Les scientifiques ont conçu des cellules cartilagineuses pour produire un médicament anti-inflammatoire en cas de stress.
Le médicament a bloqué les effets destructeurs de l’inflammation, soulignant ainsi le potentiel de cette approche. À l’avenir, le cartilage et les tissus de remplacement pourraient être « conçus » pour se défendre contre le rejet.
Pourquoi « programmer » le cartilage pour qu’il se guérisse
Les articulations telles que celles des genoux et des mains dépendent du tissu cartilagineux pour empêcher les os de frotter les uns contre les autres. L’usure au cours de la vie peut provoquer la dégradation du cartilage, entraînant une maladie douloureuse appelée arthrose.
Les symptômes de l’arthrose peuvent inclure des douleurs articulaires, des raideurs et des gonflements. Des centaines de millions d'adultes dans le monde vivent avec cette maladie. Actuellement, il n'existe aucun traitement pour prévenir ou inverser sa progression.
Les chercheurs souhaitaient cultiver du nouveau cartilage en laboratoire afin de pouvoir l’implanter dans les articulations. Cependant, les articulations arthritiques contiennent de nombreuses molécules qui favorisent l’inflammation chronique. Cette inflammation, en plus du stress physique produit par le mouvement normal, il peut également détruire rapidement le cartilage de remplacement.
Recherche
Un groupe de recherche dirigé par le Dr. Farshid Guilak de l'Université de Washington à Saint-Louis ont testé si les cellules cartilagineuses pouvaient être conçues pour se protéger de l'inflammation. Dans une étude de validation de principe, l’équipe a modifié des cellules cartilagineuses provenant de porcs pour produire une molécule anti-inflammatoire lorsque vous êtes stressé.
Les résultats ont été publié dans Science Advances.
Les chercheurs ont d'abord identifié une protéine appelée TRPV4 dans la membrane des cellules cartilagineuses qui détecte les changements au sein des cellules sous compression. Ils ont découvert que TRPV4 est activé par un changement dans le liquide présent dans les cellules, appelé charge osmotique. La protéine peut également être déclenchée par des forces mécaniques.
La réaction est remarquable
L’équipe a démontré qu’en réponse au stress, TRPV4 active des voies génétiques spécifiques dans les cellules cartilagineuses associées à l’inflammation et au métabolisme.
Les chercheurs ont modifié ces circuits génétiques pour produire une molécule anti-inflammatoire appelé antagoniste des récepteurs de l'interleukine-1 (IL-1Ra). Les cellules comportant ces boucles ont ensuite été cultivées pour former du cartilage.
Cartilage auto-cicatrisant
Lorsqu'elles sont exposées à des forces mécaniques ou à une charge osmotique, les cellules sont conçues produit IL-1Ra. Le moment et la durée de la production dépendaient du circuit génétique utilisé.
Cela suggère que la production pourrait être personnalisée en exploitant différentes voies cellulaires qui s'allument et s'éteignent à des moments différents. Cartilage qui grâce à génie biologique produit des « remèdes » à différents moments et en réponse à différents types de stimuli.
Enfin, les chercheurs ont testé si la production d'IL-1Ra pouvait protéger les cellules cartilagineuses dans un environnement inflammatoire. Un environnement similaire à celui observé dans l’arthrose.
Ils ont donc exposé le cartilage modifié à la fois à une molécule inflammatoire et à une charge osmotique pendant trois jours.
Celui qui le fait tout seul en fait trois
À la fin de cette période, le cartilage qui ne produisait pas d'IL-1Ra se décomposait. À l'inverse, le cartilage qui a produit la molécule a conservé sa structure et sa force.
Ces résultats démontrent la capacité de concevoir des tissus vivants pour produire vos propres médicaments thérapeutiques. "Nous pensons que cette stratégie pourrait nous permettre de programmer des cellules pour qu'elles délivrent des thérapies en réponse à divers problèmes médicaux", explique Guilak.
