Les biomatériaux implantables sont devenus une solution conventionnelle pour diverses maladies humaines et jouent un grand rôle dans la recherche biomédicale, y compris l’ingénierie tissulaire, les systèmes d’administration de médicaments et les implants 1,2. Il existe une large gamme d’implants fabriqués à partir de divers matériaux avec différentes structures et fonctionnalités, tels que des prothèses de hanche, des stents, des mailles, des valves cardiaques ou des implants dentaires. Lors de l’implantation, le contact tissu-implant provoque une réponse immunitaire, suivie d’une résolution, d’un remodelage tissulaire et d’une homéostasie. Ces processus sont influencés par les caractéristiques physiques, chimiques et bioactives des biomatériaux utilisés. Ces caractéristiques peuvent affecter l’intensité et le spectre des réponses pro- et anti-inflammatoires, la formation de capsules fibrotiques, la dégradation des tissus et la phasede cicatrisation 3,4. Afin de soutenir et d’optimiser le processus de cicatrisation et l’intégration à long terme des implants, l’un des aspects émergents de la recherche actuelle consiste à étudier et à arbitrer l’interaction entre les surfaces des implants et les cellules immunitaires.
Parmi les autres cellules immunitaires, les macrophages, que l’on trouve dans tout le corps, sont des acteurs clés de l’inflammation et de la défense antipathogène, ainsi que des processus de guérison et du maintien de l’homéostasie tissulaire 5,6. Sur la base de leur plasticité et des stimuli microenvironnementaux tissulaires locaux, les macrophages sont capables de se polariser en phénotypes fonctionnels distincts, qui présentent de grandes différences dans le métabolisme cellulaire, les fonctions cellulaires et les profils de sécrétion de cytokines. Le phénotype M1 classiquement activé se distingue par la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires, telles que l’IL-1β, l’IL-6 et le TNF-α, et est impliqué dans la réponse inflammatoire initiale et chronique aux traumatismes et aux biomatériaux étrangers. En revanche, les macrophages M2 activés, qui sont déclenchés par des cytokines telles que l’IL-4 et l’IL-13, présentent des caractéristiques telles que la résolution de l’inflammation et la promotion de la cicatrisation des tissus. Les macrophages polarisés M2 peuvent être identifiés par l’expression de marqueurs de surface cellulaire tels que CD206 et la production de cytokines comme IL-10 et IL-47. De même, les macrophages qui ont déjà été polarisés peuvent se reprogrammer dans un nouveau microenvironnement.
De nombreuses études sur les interactions cellule-biomatériaux ont montré l’importance des macrophages dans la cascade des réponses immunologiques envers les biomatériaux implantables et dans l’orchestration des processus impliqués dans la guérison des complications liées aux implants 8,9,10. Même si l’ingénierie biomédicale a fait des progrès significatifs ces dernières années, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre comment les implants modulent le comportement et la polarisation des macrophages 11,12,13.
En culture cellulaire, les cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) dérivées de monocytes peuvent être différenciées en macrophages M0 adhérents, suivies d’une polarisation induite vers les phénotypes M1 ou M2 en utilisant respectivement le LPS et l’IFN-γ ou l’IL-4. Après l’incubation in vitro avec de nouveaux échantillons de biomatériaux, il est possible d’utiliser les différents récepteurs de surface cellulaire et les profils cytokiniques des macrophages M1 et M2 pour détecter le potentiel immunomodulateur des biomatériaux in vitro14,15. Cette étude visait à développer un protocole in vitro qui peut être utilisé pour étudier la polarisation des MDM en réponse à différentes surfaces d’implants. Les analyses d’expression génique, les techniques de microscopie et l’ELISA peuvent être utilisées pour déterminer les marqueurs phénotypiques et les profils cytokiniques spécifiques des macrophages M1 et M2 modulés par le biomatériau. Par conséquent, les interactions complexes entre les macrophages et les surfaces des biomatériaux peuvent être élucidées, et des informations précieuses peuvent être obtenues pour mieux comprendre les interactions macrophages-biomatériaux. Enfin, un protocole in vitro standardisé garantit la reproductibilité, la fiabilité et la comparabilité des résultats expérimentaux en minimisant la variabilité dans le dispositif expérimental.