Une nouvelle approche de la réparation des nerfs périphériques associe le pouvoir régénérant des cellules souches mésenchymateuses dérivées de la gencive à un échafaudage biologique pour permettre la récupération fonctionnelle des nerfs après une lésion faciale, selon une étude menée par une équipe interdisciplinaire de l’Université de Pennsylvanie School de médecine dentaire et de l’école de médecine Perelman.
Face à la réparation d’une lésion nerveuse majeure du visage ou de la bouche, les chirurgiens qualifiés peuvent prélever un nerf d’un bras ou d’une jambe et l’utiliser pour restaurer le mouvement ou la sensation sur le site d’origine du traumatisme. Cette approche, connue sous le nom d’autogreffe nerveuse, est la norme de soins pour la réparation nerveuse, mais a ses lacunes. En plus de faire des ravages sur une partie du corps auparavant non blessée, la procédure n’entraîne pas toujours une repousse nerveuse complète et fonctionnelle, en particulier pour les blessures plus importantes.
Les scientifiques et les cliniciens ont récemment utilisé une stratégie différente pour la repousse des nerfs fonctionnels impliquant des échafaudages disponibles dans le commerce pour guider la croissance nerveuse. Dans les approches expérimentales, ces échafaudages sont infusés avec des facteurs de croissance et des cellules pour soutenir la régénération. Mais à ce jour, ces efforts n’ont pas été complètement couronnés de succès. La récupération peut échouer en raison d’un échec à amener un grand nombre d’axones en régénération à traverser le greffon, puis à mûrir et à repousser de manière adéquate la myéline, le matériau isolant autour des nerfs périphériques qui leur permet de se déclencher rapidement et efficacement.
Dans une approche innovante de la réparation nerveuse guidée, partagée dans la revue npj Médecine régénérative, l’équipe de Penn a cajolé les cellules souches mésenchymateuses dérivées de la gencive humaine (GMSC) pour développer des cellules de type Schwann, les cellules pro-régénératives du système nerveux périphérique qui fabriquent la myéline et les facteurs de croissance neuraux. Les travaux actuels ont démontré que l’infusion d’un échafaudage avec ces cellules et leur utilisation pour guider la réparation des lésions du nerf facial dans un modèle animal avait la même efficacité qu’une procédure d’autogreffe.
Au lieu d’une autogreffe, qui provoque une morbidité inutile, nous avons voulu créer une approche biologique et utiliser la capacité de régénération des cellules souches. Pouvoir recréer des cellules nerveuses de cette manière est vraiment un nouveau paradigme. »
Anh Le, auteur principal de l’étude, professeur et président, Département de chirurgie buccale et maxillo-faciale/pharmacologie, École de médecine dentaire, Université de Pennsylvanie
Depuis plus d’une décennie, Le’s lab est un pionnier dans l’utilisation des GMSC pour traiter plusieurs maladies inflammatoires et pour faire repousser une variété de types de tissus craniofaciaux. Le tissu gingival est facilement extrait et guérit rapidement, offrant une source accessible de GMSC. En fait, le tissu gingival est souvent écarté des procédures dentaires de routine. Le dit que le potentiel des GMSC pour aider à la repousse nerveuse doit également en partie à la lignée commune des cellules. « Embryologiquement, nous savons que le tissu craniofacial est dérivé des mêmes cellules progénitrices de la crête neurale que les nerfs », explique Le. « Cela fait partie de la beauté de ce système. »
Le et ses collègues dirigés par Qunzhou Zhang, maintenant membre du corps professoral de Penn Dental Medicine, ont pu appliquer leur compréhension antérieure des GMSC pour les faire croître dans une matrice de collagène en utilisant des conditions spécifiques qui ont encouragé les cellules à se développer davantage comme les cellules de Schwann, les cellules ‘ identité confirmée avec une variété de marqueurs génétiques.
« Nous avons observé ce phénomène très intéressant », dit Le, « que lorsque nous avons modifié cette densité de matrice et suspendu les cellules en trois dimensions, elles ont changé pour avoir plus de propriétés de crête neurale, comme les cellules de Schwann. »
Pour faire avancer les travaux, Le a contacté D. Kacy Cullen de la Perelman School of Medicine, un bio-ingénieur qui a travaillé sur la réparation nerveuse pendant 15 ans. Cullen et ses collègues ont une expertise dans la création et le test de matériaux d’échafaudage nerveux.
En utilisant des échafaudages disponibles dans le commerce pour la croissance nerveuse, les chercheurs ont introduit les cellules dans l’hydrogel de collagène. « Les cellules migrent dans la greffe nerveuse et créent une feuille de cellules de Schwann », explique Le. « Ce faisant, ils forment le guidage nerveux fonctionnalisé pour guider la génération d’axones dans l’espace laissé par une blessure. »
« Pour obtenir des cellules de Schwann hôtes tout au long d’un bioéchafaudage, vous vous rapprochez essentiellement de la réparation nerveuse naturelle », explique Cullen. En effet, lorsque les groupes de Le et Cullen ont collaboré pour implanter ces greffons chez des rongeurs atteints d’une lésion du nerf facial et ont ensuite testé les résultats, ils ont constaté une réparation fonctionnelle. Les animaux avaient moins d’affaissement facial que ceux qui avaient reçu un greffon « vide » et la conduction nerveuse était rétablie. Les cellules souches implantées ont également survécu chez les animaux pendant des mois après la greffe.
« Les animaux qui ont reçu des conduits nerveux chargés de cellules infusées ont eu une performance qui correspondait au groupe qui a reçu une autogreffe pour leur réparation », dit-il. « Lorsque vous êtes en mesure d’égaler les performances de la procédure de référence sans une deuxième intervention chirurgicale pour acquérir l’autogreffe, c’est certainement une technologie à poursuivre. »
Alors que la présente étude visait à réparer une petite lacune dans un nerf, les chercheurs visent à continuer d’affiner la méthode pour essayer de réparer des lacunes plus importantes, comme cela se produit souvent lorsque le cancer de la bouche nécessite l’ablation chirurgicale d’une tumeur. « Le champ a désespérément besoin de ce qui a été surnommé » des échafaudages vivants « pour diriger la repousse », explique Cullen.
Le note que cette approche donnerait aux patients atteints d’un cancer de la bouche ou d’un traumatisme facial la possibilité d’utiliser leurs propres tissus pour récupérer la fonction motrice et la sensation et d’avoir des améliorations esthétiques après une réparation.
Et tandis que le groupe de Le se concentre sur la tête et le cou, des travaux supplémentaires sur ce modèle pourraient également se traduire par une réparation nerveuse dans d’autres zones du corps. « J’espère que nous pourrons continuer à faire avancer ce projet vers une application clinique », dit-elle.
