Une nouvelle étude publiée aujourd'hui dans CELLULES SOUCHES Médecine translationnelle promet une avancée majeure dans la guérison des ulcères chroniques du pied résultant du diabète. L'étude, menée par des chercheurs de l'Université de Californie à Davis, est la première à démontrer comment un échafaudage bio-conçu composé de cellules souches mésenchymateuses humaines (CSM) combinées au timolol – un médicament couramment utilisé pour traiter le glaucome – améliorait la guérison et diminuait inflammation des plaies des souris diabétiques jusqu'à 75% par rapport aux groupes témoins.
Les ulcères chroniques du pied font partie des complications les plus dangereuses et les plus courantes du diabète, affectant jusqu'à un quart des 25 millions de personnes atteintes de diabète aux États-Unis seulement, selon l'American Diabetes Association. L'association prévoit également que 30 pour cent de ces cas conduiront à terme à une amputation. Le taux de mortalité projeté sur cinq ans de ceux qui subissent une amputation est encore plus alarmant – 48%, une statistique comparable au cancer du côlon.
Les dépenses de santé aux États-Unis pour les ulcères du pied liés au diabète (DFU) dépassent 43 milliards de dollars par an. Pourtant, ces dépenses pour un bon niveau de soins – qui comprend des choses telles que suivre un régime strict, décharger la pression du pied pour permettre aux plaies de guérir, antibiotiques ou chirurgies – n'entraînent la guérison que chez 30% des patients. Traiter ces patients et essayer de les faire guérir est ce qui m'a poussé à travailler sur ce problème. «
Roslyn Rivkah Isseroff, M.D., professeur de dermatologie à l'UC Davis, chef du Dermatology Service VA Northern California Healthcare System et chef de la clinique de guérison des plaies
Elle a dirigé l'étude avec Jan Nolta, Ph.D., qui dirige le programme sur les cellules souches de l'UC Davis School of Medicine et de son Institute for Regenerative Cures.
« Ce taux de guérison plutôt lamentable a suscité des recherches vigoureuses pour des alternatives thérapeutiques », a déclaré le Dr Nolta. « Plusieurs thérapies cellulaires pour le traitement de la DFU ont déjà été approuvées par la Food and Drug Administration (FDA), mais les taux de guérison ne montrent qu'une amélioration modeste par rapport à la norme de soins DFU. Cependant, aucun de ces produits n'est composé principalement de MSC. . Les thérapies à base de MSC peuvent offrir des avantages par rapport aux thérapies cellulaires actuellement disponibles en régulant la réponse immunitaire et inflammatoire anormale typique de la DFU. «
Des études antérieures menées par l'équipe d'UC Davis ont montré que 85% des MSC appliqués aux échafaudages se localisent du côté de l'ensemencement et sont conservés et viables en culture pendant 15 jours. Leurs travaux ont également démontré que le prétraitement de l'hypoxie – c'est-à-dire priver les CSM d'oxygène – augmentait leur survie et améliorait la rétention cellulaire au site de la plaie. «Le préconditionnement hypoxique diminue la consommation de glucose par les cellules, ce qui se traduit par une survie plus longue dans un environnement pauvre en nutriments», a expliqué le Dr Nolta.
L'idée derrière l'ajout de timolol à cette dernière étude est née d'une autre étude des chercheurs de l'UC Davis dans laquelle ils ont montré comment le tissu de la plaie génère une hormone de stress appelée catécholamine et que la catécholamine nuit à la guérison. (La catécholamine joue un rôle important dans la réponse du corps au stress en augmentant la tension artérielle et la glycémie.) Le timolol est connu pour inverser les effets négatifs de la catécholamine et, ainsi, améliorer la guérison.
Pour mener leur dernière étude, l'équipe de recherche a ensemencé des CSM, prélevés dans la moelle osseuse de donneurs humains en bonne santé, sur des échafaudages à matrice circulaire. Plusieurs concentrations de MSC ont été testées dans le but de déterminer le dosage optimal de MSC. Ensuite, les échafaudages ont été incubés dans du timolol à 1% d'oxygène (hypoxie) dans le milieu de culture MSC.
Les échafaudages ont ensuite été appliqués sur les plaies d'un groupe de souris diabétiques. Deux petites plaies circulaires ont été créées en face l'une de l'autre le long de la colonne vertébrale de l'animal et individuellement attelées pour empêcher la peau de se contracter pendant sa guérison. Un échafaudage traité par MSC a ensuite été inséré côté cellule vers le bas dans la plaie. Le groupe témoin de souris a tous été traité avec un échafaudage matriciel uniquement (pas de MSC ou de timolol). L'idée était de voir dans quelle mesure les propres cellules des animaux étaient efficaces pour reconstruire le tissu endommagé par rapport aux plaies traitées avec la matrice MSC et le timolol.
De plus, plusieurs des plaies traitées par matrice MSC ont reçu une application quotidienne de timolol (différentes doses ont été testées) pour évaluer comment le médicament affectait le processus de guérison.
Sept jours plus tard, les résultats ont été analysés. Les chercheurs ont découvert que tous les échafaudages matriciels utilisant la combinaison de MSC avec hypoxie et préconditionnement au timolol présentaient une épithélialisation de la plaie significativement améliorée (c'est-à-dire la réparation tissulaire) – de plus de 70% – par rapport au groupe matrice seule. Les applications supplémentaires de timolol appliquées à la combinaison matrice / MSC ont également augmenté la réépithélialisation, de près de 75% par rapport aux témoins non traités au timolol.
«Dans l'ensemble, la combinaison de MSC et de timolol a amélioré la cicatrisation des plaies et réduit la réponse inflammatoire chez les souris», a déclaré le Dr Nolta. « Cela suggère que cette approche unique pourrait potentiellement fournir des réponses de guérison supérieures chez les humains souffrant de blessures diabétiques. »
«Pour ce travail, les scientifiques ont combiné des cellules souches adultes avec un médicament réutilisé qui améliore la guérison pour créer un nouvel échafaudage bio-ingénierie qui pourrait un jour conduire à un nouveau traitement pour les ulcères diabétiques chroniques», a déclaré Anthony Atala, M.D., rédacteur en chef de CELLULES SOUCHES Médecine translationnelle et directeur du Wake Forest Institute for Regenerative Medicine. « Les résultats de cette étude sont prometteurs et offrent une thérapie non seulement pour les ulcères diabétiques, mais aussi pour d'autres types de plaies. »
La source:
Référence du journal:
Yang, H., et coll. (2020) Un produit combiné de matrice dermique, de cellules souches mésenchymateuses humaines et de timolol favorise la cicatrisation des plaies diabétiques chez la souris. Médecine translationnelle des cellules souches. doi.org/10.1002/sctm.19-0380.
