Dans notre société vieillissante, la guérison des problèmes articulaires devient de plus en plus importante. Pour ce faire, les lésions cartilagineuses doivent devenir réparables. Mais jusqu’à présent, il s’est avéré impossible de recréer la structure interne complexe du cartilage. Le professeur Jos Malda a désormais reçu une subvention ERC Advanced de 2,5 millions d'euros pour déchiffrer ce code.
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Réunir la biologie et la technologie
Tout au long de sa carrière, Jos Malda s'est préoccupé de l'interface entre la biologie et la technologie. Cela l'a fait passer d'études en génie des bioprocédés à Wageningen à une chaire de biofabrication en médecine régénérative translationnelle à Utrecht. Ici, au Centre de médecine régénérative d'Utrecht, il se concentre depuis des années sur l'impression et la régénération des cellules et des tissus. Jos : « Tout a commencé avec le cartilage, car cela semblait relativement simple, sans vaisseaux sanguins ni nerfs. Mais cela s'avère très compliqué, car il a une structure particulière.
Le cartilage est un tissu difficile en raison de sa structure arquée
Le cartilage contient peu de cellules, mais beaucoup de collagène dans une structure arquée.
Ces arches apportent de la solidité et peuvent résister à beaucoup de choses, tout comme les formes similaires des vieux ponts ou des célèbres bâtiments d'Antoni Gaudí.
Professeur Jos Malda
Le cartilage étant composé de peu de cellules, sa réparation via les processus propres à l'organisme est difficile et la solution réside principalement dans la capacité à remodeler les arcs cartilagineux. «Il existe des moyens de réparer le cartilage, mais ils laissent le collagène dans une orientation aléatoire.» Cela ne dure pas aussi longtemps et garantit qu'il y a toujours une couture avec les tissus sains.
Une subvention prestigieuse pour comprendre le cartilage
Les 2,5 millions d'euros que Jos Malda reçoit actuellement du Conseil européen de la recherche, la plus grande subvention individuelle d'Europe, visent à découvrir une fois pour toutes comment naissent ces arcs cartilagineux et comment les recréer pour des traitements régénératifs. « Ce qui est formidable avec cette bourse ERC Advanced, c'est qu'elle donne beaucoup de liberté. Nous avons un plan détaillé, mais si les résultats montrent que nous devons ajuster notre approche, alors nous le pouvons », se réjouit Jos.
Apprendre des modèles et des animaux
L'une des premières étapes du projet consistera à créer un modèle de cartilage « organe sur puce ». Il s’agit d’un petit modèle dans lequel des morceaux de cartilage peuvent être étudiés de manière très détaillée. Jos : « Nous pouvons apporter de très petits ajustements à un tel modèle, par exemple en modifiant la charge mécanique ou en ajoutant certaines substances. La façon dont les tissus réagissent nous apprend étape par étape ce qui est important pour le développement du cartilage.
Une autre phase importante se déroule à la Faculté de médecine vétérinaire de l’Université d’Utrecht. «Je collecte du cartilage sur les articulations de divers mammifères depuis plus de quinze ans», explique Jos. « Cela a commencé avec les chevaux et les chiens, mais après avoir eu l'occasion d'examiner un éléphant mort dans un zoo, j'ai commencé à regarder plus largement. Maintenant, j'ai un large choix dans le tiroir, des girafes et kangourous aux orques et cachalots. »
Chaque animal est une pièce de puzzle
Cette collection d’animaux – tous morts accidentellement – s’avère désormais être une mine d’or. «Nous pouvons lier la différence de cartilage à un mode de vie différent.» Les animaux qui nagent dans l'eau subissent une charge complètement différente de celle des animaux terrestres qui marchent, et les articulations et le cartilage le montrent. Les mammifères marins, par exemple, ne possèdent pas ces arcs caractéristiques. Cela indique que les forces exercées lors de la marche peuvent jouer un rôle dans le développement du cartilage. De cette façon, nous continuons à nous interroger davantage sur la réponse.
Les meilleures conditions pour les arches
Jos associe toutes les connaissances acquises lors de la recherche sur d'autres mammifères et sur les modèles à son expertise en bio-impression 3D – impression de cellules et de tissus vivants. «Nous pouvons déjà faire beaucoup de choses avec nos bio-imprimantes. Mais nous devrons combiner l'aspect technologique de l'impression des arcs avec les signaux biologiques pour garantir qu'une telle impression soit finalement réussie et s'intègre bien dans le reste du cartilage.»
Une vision d’une articulation flexible
Le but ultime de ces connaissances est de créer de meilleurs traitements pour les humains et les animaux. « Si nous parvenons à mieux recréer le cartilage et à intégrer correctement les réparations dans le reste de l'articulation, les articulations resteront saines plus longtemps », conclut Jos. «Un système musculo-squelettique sain devient de plus en plus important pour vieillir en bonne santé. Surtout maintenant que nous réussissons mieux à guérir d'autres maladies telles que les maladies cardiovasculaires et le cancer, et que les personnes âgées vivent plus longtemps.
