Les jeunes bébés et les souris nouveau-nées peuvent naturellement guérir les dommages aux os qui forment le sommet du crâne, mais cette capacité est perdue chez les adultes. Dans une nouvelle étude publiée dans Actes de l’Académie nationale des sciencesdes chercheurs de l’Université de Pittsburgh ont développé une nouvelle approche favorisant la régénération osseuse chez la souris sans implantation de tissu osseux ou de biomatériaux.
La technique utilise un dispositif similaire à un fil orthodontique utilisé pour réaligner les dents afin d’étirer soigneusement le crâne le long de ses sutures, activant les cellules souches squelettiques qui résident dans ces coutures ondulées. Chez les souris adultes, la technique a réparé les dommages au crâne qui, autrement, n’auraient pas guéri d’eux-mêmes.
Notre approche s’inspire des bébés car ils ont une étonnante capacité à régénérer les défauts osseux des os crâniens qui composent la partie supérieure du crâne. En exploitant la propre capacité de guérison du corps avec des autothérapies, nous pouvons stimuler l’os à se guérir. Nous espérons nous appuyer sur cette recherche à l’avenir pour développer de nouvelles thérapies pour les humains. »
Giuseppe Intini, DDS, Ph.D., auteur principal, professeur agrégé de parodontie et de dentisterie préventive à la Pitt School of Dental Medicine, membre du McGowan Institute for Regenerative Medicine et chercheur au UPMC Hillman Cancer Center
Les traumatismes, les malformations congénitales et la chirurgie pour traiter le cancer ou d’autres maladies sont des causes courantes de lésions du crâne. Après que les gens atteignent l’âge d’environ 2 ans, ces blessures ne guérissent pas d’elles-mêmes.
« Chez les bébés, les os du crâne ne sont pas complètement fusionnés, de sorte que les sutures où résident les cellules souches sont toujours ouvertes », a déclaré Intini. « Nous nous sommes demandé si les sutures non fusionnées avaient quelque chose à voir avec la capacité de régénération osseuse observée chez les bébés et avons émis l’hypothèse que nous pourrions procéder à une ingénierie inverse chez les adultes en ouvrant mécaniquement les sutures pour activer la niche des cellules souches et augmenter le nombre de cellules souches. »
Chez la souris -; qui ont un développement crânien très similaire à celui des humains – ; les chercheurs ont utilisé un soi-disant dispositif de distraction osseuse pour appliquer avec précaution une force de traction contrôlée sur les os du crâne, suffisamment forte pour élargir légèrement les sutures mais pas assez pour provoquer une fracture. En utilisant le séquençage d’ARN unicellulaire et la microscopie d’imagerie en direct, ils ont découvert que le nombre de cellules souches dans les sutures expansées de ces animaux avait quadruplé.
En conséquence, les souris traitées avec le dispositif ont régénéré l’os pour guérir un grand défaut dans le crâne.
« Si vous pouvez activer efficacement la niche des cellules souches, vous pouvez augmenter le nombre de cellules souches et maintenir la régénération des défauts osseux », a déclaré Intini. « Remarquablement, nous avons montré que le défaut peut guérir même s’il est loin de la suture. »
Bien que l’approche ait été efficace pour guérir des souris de 2 mois au squelette mature, l’âge qui se traduit approximativement par le jeune âge adulte chez l’homme, elle n’a pas fonctionné chez les rongeurs de 10 mois ou d’âge moyen.
« Chez les souris plus âgées, la quantité de cellules souches dans les sutures crâniennes est très faible, donc l’expansion de cette niche n’est pas aussi efficace pour stimuler la capacité de guérison », a expliqué Intini. « Surmonter ce défi est un axe de recherche à venir. »
Les traitements actuels des dommages au crâne sont généralement des greffes osseuses ou l’implantation de biomatériaux qui agissent comme des échafaudages pour la régénération osseuse, mais ces approches ne sont pas toujours efficaces et comportent des risques, a déclaré Intini.
Les chercheurs étudient comment leurs découvertes pourraient être utilisées pour informer de nouvelles thérapies chez les personnes, non seulement pour guérir les blessures au crâne, mais aussi les fractures des os longs tels que le fémur. Les dispositifs de distraction osseuse sont déjà utilisés pour traiter certaines affections telles qu’une anomalie congénitale appelée craniosynostose, dans laquelle les os crâniens fusionnent trop tôt.
Intini et son équipe étudient également des approches non mécaniques pour activer les cellules souches squelettiques telles que les médicaments.
Les autres auteurs qui ont contribué à l’étude étaient Zahra A. Aldawood, DMSc, de la Harvard School of Dental Medicine et de l’Université Imam Abdulrahman Bin Faisal; Luigi Mancinelli, Ph.D., Xuehui Geng, MD, MS, Taiana C. Leite, DDS, MS et Roberta Di Carlo, Ph.D., tous de Pitt ; Shu-Chi A. Yeh, Ph.D., et Charles P. Lin, Ph.D., tous deux du Massachusetts General Hospital ; Jonas Gustafson, de l’Institut de recherche sur les enfants de Seattle ; Katarzyna Wilk, MS, Joseph Yozgatian, DDS, MMSc., Ph.D., Sasan Garakani, DDS, et Seyed Hossein Bassir, DDS, DMSc., de la Harvard School of Dental Medicine ; et Michael L. Cunningham, MD, Ph.D., du Seattle Children’s Research Institute et de l’Université de Washington.
Cette recherche a été soutenue par l’Institut national de recherche dentaire et craniofaciale des National Institutes of Health (subventions #R00DE021069 et #R01DE026155).
