Un tissu de synthèse pour réparer les cœurs, les muscles et les cordes vocales

Alliant leur savoir en chimie, en physique, en biologie et en génie, des scientifiques de l’Université McGill ont réalisé une importante avancée en médecine régénérative en concevant un biomatériau assez résistant pour réparer le cœur, les muscles et les cordes vocales.

« Après une lésion cardiaque, la récupération est souvent longue et délicate. Le mouvement incessant des tissus, qui bougent au rythme des battements cardiaques, vient compliquer la guérison. Le même problème se pose dans les cordes vocales. Auparavant, aucun matériau injectable n’était assez résistant pour ce type de travail », explique Guangyu Bao, doctorant au Département de génie mécanique de l’Université McGill.

Dirigée par le professeur titulaire Luc Mongeau et le professeur adjoint Jianyu Li, l’équipe a mis au point un hydrogel injectable novateur pour la réparation tissulaire. L’hydrogel est un biomatériau dans lequel les cellules ont l’espace nécessaire pour vivre et se développer. Après son injection dans l’organisme, ce biomatériau forme une structure stable et poreuse dans laquelle les cellules vivantes peuvent croître et circuler pour aller réparer les organes lésés.

« Les résultats sont prometteurs, et nous espérons qu’un jour, on pourra utiliser ce nouvel hydrogel comme implant afin de redonner la voix aux personnes dont les cordes vocales ont été lésées, par exemple à la suite d’un cancer du larynx », poursuit Guangyu Bao.

L’hydrogel mis à l’épreuve

Les chercheurs ont testé la durabilité de leur hydrogel dans une machine de leur cru reproduisant les conditions biomécaniques extrêmes présentes dans les cordes vocales de l’être humain. Soumis à 120 vibrations par seconde pendant plus de six millions de cycles, le biomatériau est demeuré intact, alors que les hydrogels ordinaires se sont désintégrés, incapables de supporter pareille contrainte.

« Nous étions vraiment ravis de constater que notre matériau passait le test haut la main. Avant nos travaux, il n’y avait pas d’hydrogel injectable qui alliait grande porosité et résistance. Pour régler le problème, nous avons introduit un polymère porogène dans notre formule, explique Guangyu Bao.

Cette innovation pourrait trouver d’autres applications, par exemple la libération de médicaments, le génie tissulaire et la création de modèles tissulaires pour le criblage de médicaments, précisent les chercheurs. D’ailleurs, l’équipe envisage de recourir à cet hydrogel pour créer des poumons en vue de la mise à l’essai de médicaments contre la COVID-19.

« Comme en témoignent nos travaux, nous pouvons miser sur la synergie entre la science des matériaux, le génie mécanique et la bio-ingénierie pour créer des biomatériaux novateurs aux propriétés inédites. Nous avons bon espoir de voir ces innovations passer dans la sphère clinique », conclut le P^r Jianyu Li, titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les biomatériaux et la santé musculosquelettique.

L'étude

L’article « Injectable, pore-forming, perfusable double-network hydrogels resilient to extreme biomechanical stimulations », par Sareh Taheri, Guangyu Bao, Zixin He, Sepideh Mohammadi, Hossein Ravanbakhsh, Larry Lessard, Jianyu Li et Luc Mongeau, a été publié dans Advanced Science.

DOI : https://doi.org/10.1002/advs.202102627