1: Aperçu de l'ingénierie tissulaire

L’ingénierie tissulaire est un domaine de la médecine régénérative qui utilise des cellules, des biomatériaux et des molécules biologiquement actives pour créer, réparer ou remplacer les tissus. Les tissus naturels se composent d’un composant structurel, la matrice extracellulaire, ou ECM, et des cellules spécifiques aux tissus qui l’habitent. Les tissus modifiés visent à ressembler le plus possible aux tissus naturels, en utilisant des composants structurels naturels ou modifiés et des cellules spécifiques aux tissus. Cette vidéo présentera le domaine de l’ingénierie tissulaire, démontrera certaines techniques et défis courants dans le domaine, et présentera certaines applications de cette technologie.

Tout d’abord, jetons un coup d’œil aux composants typiques des tissus modifiés. Le tissu est formé en créant d’abord un échafaudage à l’aide d’un biomatériau. L’échafaudage tissulaire est destiné à fournir une structure et à imiter l’ECM naturel. L’échafaudage tissulaire peut prendre de nombreuses morphologies différentes, comme un tapis de fibres, ou un hydrogel, selon le type de tissu souhaité. Dans tous les cas, le biomatériau utilisé doit favoriser l’adhésion cellulaire et l’interaction cellulaire souhaitable. Alternativement, un échafaudage décellularisé d’un organe de donneur peut également être utilisé pour fournir une structure au nouveau tissu. Le composant suivant est les cellules. Tous les tissus utilisent des cellules vivantes, qui définissent le type de tissu. Par exemple, les fibroblastes sont utilisés pour fabriquer la peau et les chondrocytes sont utilisés pour fabriquer le cartilage. Les cellules utilisées dans les tissus modifiés peuvent provenir de plusieurs sources. Les cellules primaires sont extraites du tissu natif, ce qui nécessite que le tissu natif soit haché et digéré avec une enzyme pour libérer les cellules. Il est également possible d’utiliser des cellules secondaires, qui sont disponibles auprès d’une banque de cellules. Cependant, ces cellules ne sont pas spécifiques au patient et peuvent provoquer un rejet. Enfin, les cellules souches peuvent également être utilisées, qui sont des cellules indifférenciées capables de donner naissance à différentes formes de cellules spécialisées, ou de se répliquer. Pour créer le tissu, les cellules sélectionnées sont ensemencées sur l’échafaudage tissulaire, ainsi que les facteurs de croissance nécessaires pour encourager la formation des tissus. Les échafaudages ensemencés sont ensuite laissés pousser dans une culture statique. Alternativement, des réacteurs de culture tissulaire spécialisés peuvent être utilisés pour ensemencer et cultiver le tissu modifié.

Maintenant que les composants des tissus modifiés ont été introduits, jetons un coup d’œil à certaines méthodes courantes utilisées dans le domaine. La fabrication de l’échafaudage tissulaire peut être le facteur le plus critique pour déterminer les propriétés mécaniques du tissu. Une morphologie d’échafaudage populaire est l’échafaudage électrofilé, qui est un tapis de fibres à l’échelle microscopique. L’électrofilage se fait en appliquant une tension entre une plaque collectrice et l’extrémité d’une seringue contenant le biomatériau. Cela crée des microfibres, qui sont laissées s’accumuler jusqu’à ce que le tapis atteigne les exigences nécessaires pour l’échafaudage. Il doit avoir des micropores interconnectés pour permettre aux cellules et aux nutriments de migrer ; surface adéquate pour favoriser l’adhésion cellulaire ; et des propriétés mécaniques qui correspondent aux tissus natifs. Ensuite, une technique clé utilisée pour faire pousser des tissus est un réacteur de culture tissulaire. Les échafaudages tissulaires sont souvent ensemencés de cellules par des techniques de gouttelettes ou d’immersion, et on les laisse croître en culture stagnante. Cependant, les tissus naturels, tels que les vaisseaux sanguins, se développent sous l’effet d’une stimulation mécanique. Les réacteurs de culture tissulaire visent à imiter les conditions physiologiques, telles que le flux pulsatile dans les artères, afin d’influencer le comportement et la croissance des cellules endothéliales et musculaires dans l’artère.

Cependant, les défis à relever dans ce domaine sont nombreux. La principale limitation des tissus in-vitro est l’absence de systèmes de vaisseaux sanguins. Les tissus naturels possèdent une vascularisation, qui fournit des nutriments et élimine les déchets. Cependant, les tissus modifiés dépendent fortement de la diffusion, ce qui limite l’apport en nutriments et la taille des tissus. Une stratégie de vascularisation est axée sur l’utilisation d’échafaudages synthétiques avec système vasculaire intégré, qui pourraient aider à fournir des nutriments aux tissus. Bien que les avantages des tissus modifiés soient considérables, il est difficile de produire des tissus à une échelle suffisamment grande pour une utilisation clinique. Pour l’implantation, les cellules doivent d’abord être prélevées sur le patient, puis expansées et cultivées sur un échafaudage. Cela nécessiterait des systèmes de culture cellulaire distincts pour chaque patient. En plus du temps considérable requis pour ces étapes, les défis réglementaires et les coûts élevés rendent cette mesure difficile à mettre en œuvre à grande échelle à ce stade-ci.

Maintenant que vous avez vu certaines des méthodes et des défis actuels de l’ingénierie tissulaire, jetons un coup d’œil à certaines applications de la technologie. L’ingénierie tissulaire peut être utilisée dans la cicatrisation des plaies chroniques ou des brûlures. Une méthode consiste à utiliser un échafaudage tissulaire contenant des facteurs de croissance mais pas de cellules. La matrice décellularisée favorise la migration des cellules et favorise la croissance des tissus. Alternativement, pour les plaies profondes, une matrice contenant des cellules peut être utilisée, qui s’intègre dans le tissu de l’hôte. À terme, les chercheurs visent à pouvoir remplacer complètement les organes endommagés. Actuellement, cette approche est utilisée par la culture d’organes. Tout d’abord, l’organe du donneur, comme un poumon dans ce cas, est décellularisé et sa structure native est maintenue, puis le poumon est recellularisé avec des cellules du patient. Cela limiterait le rejet et la nécessité d’un donneur compatible.

Vous venez de regarder l’aperçu de l’ingénierie tissulaire de Jove. Vous devriez maintenant être familiarisé avec certains concepts et méthodes de base sur le terrain, ainsi qu’avec certains défis et applications clés. Merci d’avoir regardé.