Un biomatériau innovant susceptible d’être administré par voie intraveineuse a démontré sa capacité à atténuer l’inflammation tissulaire tout en favorisant la régénération cellulaire et tissulaire. Les essais menés sur des rongeurs et de grands animaux ont confirmé l’efficacité de ce biomatériau dans la réparation des lésions tissulaires provoquées par des crises cardiaques. Dans un modèle de rongeurs, les chercheurs ont également illustré le potentiel du biomatériau à bénéficier aux patients souffrant de traumatismes cérébraux et d’hypertension artérielle pulmonaire.
Le biomatériau accélère la guérison des vaisseaux sanguins, réduisant ainsi l’inflammation.
La Professeure Karen Christman, experte en bio-ingénierie à l’Université de Californie à San Diego et chef de file de l’équipe ayant élaboré ce matériau, a souligné que ce biomatériau offre une approche inédite en réparant les tissus endommagés de l’intérieur. « Il s’agit d’une toute nouvelle perspective dans le domaine de l’ingénierie régénérative », a-t-elle déclaré.
Selon Christman, une étude visant à évaluer la sécurité et l’efficacité de ce biomatériau chez des sujets humains pourrait être envisagée dans un délai d’un à deux ans. Les conclusions de l’équipe, composée de bio-ingénieurs et de médecins, ont été présentées dans la revue Nature Biomedical Engineering.
Aux États-Unis, on recense chaque année environ 785 000 nouveaux cas de crises cardiaques, pour lesquels il n’existe aucun traitement établi permettant de réparer les dommages au niveau du tissu cardiaque. Suite à une crise cardiaque, des tissus cicatriciels se forment, entraînant une diminution de la fonction musculaire et pouvant aboutir à une insuffisance cardiaque congestive.
Après une crise cardiaque, du tissu cicatriciel se développe, diminuant la fonction musculaire et peut entraîner une insuffisance cardiaque congestive.
Le Dr Ryan R. Reeves, spécialiste en médecine cardiovasculaire à l’UC San Diego, a souligné que « la maladie coronarienne, les infarctus du myocarde aigus et l’insuffisance cardiaque congestive demeurent parmi les problèmes de santé publique les plus préoccupants de notre époque ». En tant que cardiologue interventionnel traitant des patients atteints de ces affections au quotidien, il a exprimé son souhait de disposer de nouvelles thérapies pour améliorer les résultats des patients et atténuer les symptômes invalidants.
Au cours de recherches précédentes, l’équipe dirigée par Christman avait conçu un hydrogel en utilisant l’armature naturelle du tissu musculaire cardiaque, également appelée matrice extracellulaire (MEC), pouvant être injecté dans les zones endommagées du tissu cardiaque au moyen d’un cathéter. Ce gel créait un support structurel au sein des zones cardiaques lésées, favorisant la croissance et la régénération cellulaire. Les résultats prometteurs d’un essai clinique de phase 1 sur des humains avaient été rendus publics à l’automne 2019. Cependant, en raison de l’injection directe nécessaire dans le muscle cardiaque, cette méthode ne pouvait être appliquée que dans la semaine suivant la crise cardiaque, car une intervention plus précoce risquerait des dommages liés à la procédure d’injection.
Cette thérapie facile à administrer a le potentiel de jouer un rôle important dans notre approche thérapeutique.
Dr Ryan R. Reeves, médecin à la division de médecine cardiovasculaire de l’UC San Diego
L’équipe ambitionnait ainsi de mettre au point un traitement administrable immédiatement après une crise cardiaque. Cela impliquait le développement d’un biomatériau qui pourrait être diffusé dans les vaisseaux sanguins du cœur simultanément à d’autres traitements comme l’angioplastie, la pose d’un stent, ou encore administré par voie intraveineuse.
Les chercheurs ont testé le biomatériau sur un modèle de crise cardiaque chez les rongeurs.
Martin Spang, premier auteur de l’article et diplômé du groupe de recherche de Christman au département de bioingénierie Shu Chien-Gene Lay, a expliqué : « Notre objectif était de concevoir une thérapie basée sur des biomatériaux pouvant atteindre des organes et des tissus difficilement accessibles. Nous avons développé une méthode pour tirer parti du système circulatoire déjà en place, à savoir les vaisseaux sanguins qui approvisionnent déjà ces organes et tissus. »
Le procédé de fabrication du biomatériau
L’équipe de chercheurs dirigée par Christman a débuté en utilisant l’hydrogel qu’elle avait développé, prouvant sa compatibilité avec les injections de sang lors d’essais de sécurité. Cependant, les particules au sein de l’hydrogel étaient d’une taille excessive pour cibler les vaisseaux sanguins en fuite. Spang, alors en cours de doctorat dans le laboratoire de Christman, a résolu cette problématique en soumettant le précurseur liquide de l’hydrogel à une centrifugation, un processus qui a permis de filtrer les particules volumineuses, ne laissant que des particules à l’échelle nanométrique. Le matériau résultant a été soumis à la dialyse et à une filtration stérile, puis lyophilisé. L’ajout d’eau stérile à la poudre obtenue aboutit à un biomatériau apte à être injecté par voie intraveineuse ou perfusé dans une artère coronaire cardiaque.
Le fonctionnement du biomatériau
Les chercheurs ont ensuite soumis le biomatériau à des tests sur un modèle animal de crise cardiaque chez les rongeurs. Leur hypothèse était que le matériau circulerait à travers les vaisseaux sanguins et pénétrerait les tissus, étant donné que des espaces se forment entre les cellules endothéliales des vaisseaux sanguins suite à une crise cardiaque.
Cependant, un phénomène inattendu s’est produit. Le biomatériau s’est lié à ces cellules, comblant les espaces et accélérant la régénération des vaisseaux sanguins, entraînant ainsi une réduction de l’inflammation. Les chercheurs ont également répliqué ce test sur un modèle de crise cardiaque chez les porcs, obtenant des résultats similaires.
L’équipe a aussi réussi à démontrer que le même biomatériau avait le potentiel d’atténuer d’autres types d’inflammation, comme observé lors de modèles de lésions cérébrales traumatiques et d’hypertension artérielle pulmonaire chez les rats. Le laboratoire de Christman prévoit de mener plusieurs études précliniques pour ces différentes conditions.
Prochaines étapes à envisager
« Alors que la majeure partie des travaux effectués dans cette étude concernaient le cœur, les opportunités de traiter d’autres organes et tissus difficilement accessibles ouvrent de nouvelles perspectives dans le domaine des biomatériaux et de l’ingénierie tissulaire, permettant de s’attaquer à de nouvelles pathologies », a exprimé Spang.
Pendant ce temps, Christman et Ventrix Bio, Inc., une entreprise émergente qu’elle a contribué à fonder, ont l’intention de soumettre une demande d’approbation auprès de la FDA afin de lancer une étude clinique chez l’homme portant sur les applications du nouveau biomatériau dans le traitement des maladies cardiaques. Cela implique que les essais cliniques sur des patients humains débuteront dans un délai d’un à deux ans.
« Parmi les motivations principales derrière notre démarche de traiter les maladies coronariennes graves et les infarctus du myocarde se trouve la prévention de la dysfonction du ventricule gauche ainsi que de l’évolution vers une insuffisance cardiaque congestive », a affirmé le Dr Reeves. « Cette thérapie à l’administration aisée a le potentiel de jouer un rôle crucial dans notre arsenal thérapeutique. »
SOURCE : World Health.Net
Traduit de l’anglais
