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Vers des implants osseux bio-instructifs - Par : Hanen Hattab,

Vers des implants osseux bio-instructifs


Hanen Hattab
Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

Hanche brisée

Achetée sur Istock.com. Droits d’auteur.

Les substituts osseux à base de biomatériaux servent à combler une perte osseuse et sont utilisés dans plusieurs types d’interventions chirurgicales dans les domaines de médecine maxillo-faciale, dentaire, orthopédique, cancérologie et reconstruction, etc. En plus de connaissances approfondies sur le corps humain, la conception de ces implants mobilise les domaines du génie des matériaux et du génie mécanique. De nos jours, les opérations de reconstruction osseuse ont pour buts d’optimiser l’intégration de l’implant dans l’os hôte et de participer à la régénération osseuse. David Marchat, chercheur en matériaux au Centre Ingénierie et Santé (CIS) de Mines Saint-Étienne en France, a développé, en partenariat avec Osseomatix, une société spécialisée dans la reconstruction osseuse, un implant osseux sur mesure à base de biomatériaux qui favorise la croissance osseuse. « Nos recherches portent sur le besoin d’un implant bio-instructif, c’est-à-dire capable d’indiquer aux cellules la marche à suivre pour reconstruire l’os et faciliter sa vascularisation », précise M. Marchat.

Le substitut réalisé par l’équipe du CIS est à base de phosphates de calcium. Ce  matériau biocompatible est employé actuellement dans le traitement des lésions mesurant moins de 1 cm3. Le nouvel implant intelligent est utilisé lorsque le défaut osseux est plus étendu et ne peut pas être réparé par le corps. En effet, dans ce cas, l’emploi des biomatériaux synthétiques évite les risques liés aux autogreffes ou allogreffes, qui ont recours à des implants dérivés respectivement du patient ou d’un donneur. 

Une structure alvéolaire hiérarchisée

Grâce à son architecture et sa composition chimique, l’implant de l’équipe de Marchat vise à contribuer au processus naturel de remodelage de défauts osseux. Au début de ce processus, les cellules entourant la zone endommagée reculent pour dégager la surface de reconstruction osseuse. Celle-ci est ensuite creusée par les ostéoclastes afin d’atteindre les facteurs de croissance des os. Après, des ostéoblastes se posent sur la surface exhumée afin de libérer du collagène ainsi que de la phosphatase alcaline, les éléments qui servent à combler la cavité évidée de la lésion. Durant le processus, le tissu osseux est vascularisé afin d’apporter les nutriments nécessaires aux cellules. La vidéo suivante détaille les prochaines étapes de la formation de l’os.

Pour que l’implant puisse participer à ce processus, il doit accueillir les cellules et les tissus osseux vascularisés. Afin de répondre à cette contrainte, l’équipe du CIS a créé un matériau alvéolaire hiérarchisé. Cette architecture a pour fonction d’orienter la circulation des micro-organismes activés dans le processus. Ainsi, les pores les plus larges de cette structure permettent aux cellules osseuses et aux vaisseaux sanguins de pénétrer l’implant. Tandis que les pores les plus petits se chargent de loger les cellules qui œuvrent à régénérer l’os. Aussi, les éléments chimiques qui constituent l’implant prennent part au comblement osseux. L’implant doit se dégrader en parallèle de la régénération osseuse. Alors que l’équipe de Marchat a réussi à modeler le matériau à partir d’un moule réalisé par impression 3D, il lui reste désormais à travailler sur la biodégradabilité du substitut osseux. Cette tâche n’est pas des plus faciles, car il faut gérer le temps de dégradation de l’implant afin d’éviter qu’il ne disparaisse avant la formation du comblement ou qu’il subsiste plus longtemps empêchant de facto la régénération osseuse. Cette aventure alliant ingénierie des biomatériaux et médecine n’est pas arrivée à sa fin. La phase de test représente un autre défi pour l’équipe. Celle-ci s’intéresse au développement d’un bioréacteur 3D comportant des cellules humaines. Ce milieu biologique artificiel permettra de tester l’implant osseux dans des conditions physiologiques qui imitent celles du corps humain. Ce projet procurera ainsi à l’équipe un dispositif d’expérimentation in vitro tout en lui évitant d’effectuer les tests sur des animaux.

Hanen Hattab

Profil de l'auteur(e)

Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

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