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Examinateur suggéré: Carmeljaruana

Que sont les échafaudages en ingénierie tissulaire?

L’ingénierie tissulaire ainsi que la médecine régénérative peuvent être utilisées pour créer des « échafaudages » dans le corps humain. Ces échafaudages sont utilisés pour soutenir des organes et des systèmes d’organes qui peuvent avoir été endommagés après une blessure ou une maladie. Alors, qu’est-ce que l’ingénierie tissulaire? « L’ingénierie tissulaire est l’utilisation d’une combinaison de méthodes cellulaires, d’ingénierie et de matériaux, et de facteurs biochimiques et physico-chimiques appropriés pour améliorer ou remplacer les fonctions biologiques ». Ceci est le plus souvent réalisé grâce à l’utilisation de cellules souches. Les cellules souches sont des types uniques de cellules indifférenciées. L’objectif principal de la création de ces constructions est donc de pouvoir délivrer en toute sécurité ces cellules souches et de créer une structure physiquement et mécaniquement stable afin que ces cellules souches puissent se différencier.

Les échafaudages sont d’une grande importance en médecine clinique. C’est un domaine à venir, et généralement associé à des conditions impliquant une maladie ou une défaillance d’organes. Il est utilisé pour reconstruire des organes et rétablir une fonction normale.

Exigences Les échafaudages doivent remplir leur fonction

  • Permettre la fixation et la migration des cellules
  • Délivrer et retenir les cellules et les facteurs biochimiques
  • Permettre la diffusion des nutriments vitaux des cellules et des produits exprimés
  • Exercer certaines influences mécaniques et biologiques pour modifier le comportement de la phase cellulaire

Il existe deux principaux types de moyens d’obtenir des échafaudages en ingénierie tissulaire.

Ingénierie tissulaire injectable

L’ingénierie tissulaire injectable peut être utilisée comme une procédure invasive qui consiste à injecter des cellules souches avec un biomatériau dans un organe tel que le cœur qui peut former un gel in situ. Un gel in situ est un liquide soluble qui contient les cellules souches et divers biomatériaux, une fois injecté dans le corps, il va se solidifier et former un gel qui agit comme un échafaudage pour maintenir la structure de l’organe en place. Les cellules souches se différencieront ensuite en cellules requises (principalement des cellules musculaires telles que le myocarde) et remplaceront le tissu musculaire qui avait été détruit précédemment en raison de maladies, etc. Il existe différents biomatériaux qui peuvent être injectés dans les organes du corps; chacun présente certains avantages et inconvénients. Ces biomatériaux comprennent: la fibrine, l’Alginate, le Matrigel, le Collagène et le Chitosane. Les biomatériaux injectés n’ont pas à transporter de cellules souches. Ils peuvent être injectés avec d’autres composants chimiques qui montrent des améliorations de la fonction des organes après l’injection.

Constructions techniques utilisant des techniques invasives

Fondamentalement, ce processus implique la construction in vitro d’un patch (ou d’un greffon). Ce patch est fabriqué à partir d’une combinaison de cellules souches et d’une matrice extracellulaire artificielle (biomatériau). Le patch d’ingénierie peut ensuite être implanté chirurgicalement dans les zones touchées du corps qui ont besoin d’une reconstruction. Cette procédure est très controversée en termes d’éthique et de satisfaction des patients. Ceci est principalement dû au fait que cette technique est très invasive par rapport à d’autres techniques qui peuvent être utilisées alternativement. Cependant, il présente de nombreux avantages. Tout d’abord, les cellules sont toutes réparties uniformément dans la matrice. Cela garantit que les amas de cellules souches ne se forment pas. Deuxièmement, la différenciation de ces cellules souches peut avoir lieu in vitro. Ceci est pratique car la différenciation se produit dans un environnement contrôlé. Cela garantit que les cellules souches ne sont pas gaspillées et qu’il n’y a pas d’erreurs dans le processus de différenciation. Par exemple, des globules rouges se forment à la place des cardiomyocytes.

Contrôle de la biodégradation et de la porosité des échafaudages

Au fil du temps, les échafaudages dans le corps humain doivent se dégrader. Ils doivent rester dans l’organe jusqu’à ce que toutes les cellules délivrées soient complètement intégrées. Cependant, ils ne doivent pas s’attarder assez longtemps pour entraver le fonctionnement des organes. Une solution simple à cela est la biodégradabilité. Si le biomatériau utilisé peut se dégrader, alors il satisfait à toutes les nécessités ci-dessus qu’un biomatériau devrait remplir.

Il existe de nombreuses façons différentes de fabriquer des échafaudages pour qu’ils aient une structure poreuse. Ceux-ci incluent:

  • Auto-assemblage de nanofibres
  • Technologies textiles
  • Coulée au solvant & Lixiviation particulaire (SCPL)
  • Moussage gazeux
  • Émulsification / Lyophilisation
  • Séparation de Phase induite thermiquement (POINTES)
  • Electrospinning
  • Technologies CAO/FAO

Développements futurs pour les échafaudages

Objectifs à court terme pour les échafaudages:

• Le succès de l’échafaudage doit être standardisé en utilisant ces critères – (1) quantifier la survie des cellules de l’échafaudage, (2) déterminer le statut différencié des cellules greffées avec succès, (3) évaluer le couplage électromécanique donneur / hôte et (4) déterminer si l’échafaudage a un impact bénéfique sur la fonction de l’organe.

• Une enquête doit avoir lieu pour trouver le moment idéal pour implanter ces échafaudages après une défaillance d’un organe, et la quantité de cellules souches utilisées dans un échafaudage doit également être normalisée en fonction de la gravité des dommages à l’organe. Si cela est réalisé, ce type de traitement se produira plus rapidement chez les personnes qui ont besoin d’une reconstruction d’organe à l’aide de l’ingénierie tissulaire.

Objectifs à long terme pour les échafaudages:

• Établissez quelles autres maladies d’organes pourraient être traitées avec succès en utilisant cette procédure.

• Étudier les avantages et les inconvénients des différents types de cellules donneuses utilisées pour fabriquer ces greffons.

• Renforcer ce mécanisme d’administration cellulaire en étudiant et en utilisant des techniques pour améliorer la survie cellulaire dans l’échafaudage.

Impression 3D d’échafaudages

Bibliographie

  • Wikipedia, 2013. http://en.wikipedia.org/wiki/Tissue_engineering
  • Wang, H, et al, 2010. Ingénierie des tissus cardiaques injectables pour le traitement de l’infarctus du myocarde. Médecine cellulaire et moléculaire 108 (3) pp. 1044 – 1055
  • Ahmed, T.A, et al, 2008. Fibrine: un échafaudage polyvalent pour les applications d’ingénierie tissulaire, Tissue Eng Part B Rev. 14 (2) pp. 199 – 215
  • Segers et Lee, 2011. Biomatériaux pour améliorer la fonction des cellules souches dans le cœur, Journal de l’American heart association. 109: pp. 910 – 922
  • MESCHER, Antoine. Histologie de base de Junqueira. 13ème édition. 2013. ISBN 978-1-259-07232-1