Les défauts ostéochondraux nécessitent souvent une arthroplastie du genou. Une nouvelle recherche menée au Texas A&M vise à développer des bouchons synthétiques recouverts de cartilage (CC-ROP) comme alternative moins invasive, adaptée à un plus large éventail de patients. Cette technologie, soutenue par une subvention importante, promet un soutien conjoint immédiat et une intégration à long terme, avec des études précliniques à venir pour valider son efficacité. Un bouchon ostéochondral régénératif recouvert de cartilage synthétique est implanté dans un genou. Crédit : Texas A&M Engineering
Le Dr Melissa Grunlan crée des bouchons synthétiques pour aider les patients souffrant de douleurs chroniques ou de handicaps au genou, éliminant ainsi potentiellement le besoin d'arthroplasties totales du genou.
Les défauts ostéochondraux (TOC) peuvent entraîner des lésions du cartilage et de l'os sous-jacent, entraînant des douleurs chroniques et une altération de la fonction articulaire. En fonction de la gravité des dommages, les personnes touchées peuvent nécessiter une intervention chirurgicale, l'option la plus complète étant une arthroplastie totale du genou, une procédure que plus de 800 000 Américains reçoivent chaque année.
Le Dr Melissa Grunlan, professeur au Département de génie biomédical de la Texas A&M University, a reçu une subvention de l'Institut national de l'arthrite et des maladies musculo-squelettiques et cutanées, une sous-organisation du Instituts nationaux de la santépour développer des bouchons ostéochondraux régénératifs synthétiques recouverts de cartilage (CC-ROP) – un dispositif chirurgical potentiel disponible dans le commerce pour traiter les TOC et éviter une arthroplastie totale du genou.
« Les douleurs chroniques au genou et l'invalidité sont causées par la perte de cartilage et les TOC dus à l'arthrite, notamment l'arthrose et l'arthrite post-traumatique, qui provoquent des douleurs qui limitent le confort et la mobilité », a déclaré Grunlan. « Cette subvention nous permettra de maximiser le potentiel des CC-ROP pour guérir les TOC et de collecter des données démontrant cette efficacité. »
Traitements actuels et leurs limites
Cette technologie pourrait constituer une alternative aux méthodes de traitement actuelles, comme l’autogreffe ou l’arthroplastie totale du genou.
L'autogreffe nécessite que de petits échantillons cylindriques soient prélevés sur la partie non endommagée du genou du patient et transférés dans des trous pré-percés dans la zone du défaut. Cependant, cette méthode peut être freinée par l'âge du patient (moins efficace au-delà de 40 ans) et par l'ampleur du défaut.
Si les patients ne répondent pas aux critères d’autogreffe, ils auront probablement besoin d’une arthroplastie totale du genou. Il s'agit d'une intervention chirurgicale étendue au cours de laquelle des parties de l'articulation du genou endommagée sont remplacées par une prothèse artificielle ou une prothèse composée de métal et de plastique. Bien qu'une arthroplastie totale du genou soit parfois la seule option pour un patient, l'intervention chirurgicale peut entraîner des complications postopératoires.
En revanche, les CC-ROP proposés ne sont pas limités par l’âge ou la taille du défaut tout en offrant plusieurs autres avantages. Premièrement, ils ont été conçus pour avoir la géométrie des autogreffes cylindriques afin de pouvoir être implantés avec les outils et protocoles chirurgicaux existants. De plus, il ne nécessite pas de préchargement de cellules ou de facteurs de croissance pour induire la guérison, mais exploite plutôt les caractéristiques uniques du capuchon et de la base de l'échafaudage. Une fois implanté, le CC-ROP peut fournir un soutien immédiat à la fonction articulaire, y compris l'articulation du genou.
« Dans l'ensemble, cette conception représente une approche réalisable pour la traduction clinique », a déclaré Grunlan.
Conception et collaboration
Créé dans son laboratoire, le CC-ROP se compose de deux parties : une coiffe cartilagineuse et une base osseuse (ou osseuse). Le capuchon cartilagineux est un hydrogel ultra résistant qui imite de manière unique les propriétés mécaniques du cartilage biologique. La base est constituée d'un polymère poreux et biorésorbable. Après l'implantation, la base est remplacée par du nouveau tissu osseux et continue d'ancrer la coiffe cartilagineuse. Ainsi, l'implant cylindrique stimule la formation de nouveau tissu osseux et son intégration avec le tissu hôte tout en fournissant le cartilage synthétique nécessaire au fonctionnement des articulations.
Cette subvention permettra à l'équipe de recherche de maximiser le potentiel des CC-ROP pour guérir les TOC et d'effectuer les analyses nécessaires pour garantir que les matériaux et les dispositifs sont fonctionnels et prêts pour des applications réelles. Ils évalueront également l’efficacité du dispositif dans le cadre d’études précliniques.
Cette étude est le fruit d'un effort de collaboration entre le Dr Michael Moreno, professeur agrégé au département de génie mécanique J. Mike Walker '66 de Texas A&M, le Dr W. Brian Saunders, professeur agrégé à l'École de médecine vétérinaire et des sciences biomédicales du Texas. A&M et le Dr Mariah Hahn, professeur au Département de génie biomédical de l'Institut polytechnique Rensselaer.
« Cet effort est l'un des nombreux partenariats forgés entre le Département de génie biomédical et l'École de médecine vétérinaire et des sciences biomédicales pour développer des solutions qui profitent à la fois aux animaux et aux humains », ont déclaré le Dr Mike McShane, chef du département de génie biomédical et James J. Cain. Professeur II.
La recherche a été financée par l’Institut national de l’arthrite, des maladies musculo-squelettiques et cutanées.