Cytoculteur pour la production d'un greffon osseux de grade clinique – Thera-Bone

La réparation de grands défauts osseux est un challenge que ce soit en chirurgie reconstructive, maxillo-faciale et orthopédique. La possibilité d'obtenir, à partir d'une ponction de moelle osseuse, un grand nombre de cellules souches mésenchymateuses (CSMs) et celle de les différencier en cellules ostéocompétentes, ont permis le développement de substituts osseux connu sous le nom de biohybrides. La production de ces biohybrides requiert la purification puis l'amplification des CSMs en monocouche qui, la veille de la chirurgie, sont ensemencées sur une matrice poreuse. Bien que leur efficacité thérapeutique soit démontrée chez l'animal, la production de ces biohybrides reste fastidieuse, requiert un personnel hautement qualifié et présente un coût élevé. Pour la simplifier, nous avons conçu un bioréacteur à perfusion. Ce système, validé à l'aide d'une lignée de cellules mésenchymateuses de souris, est capable de réduire fortement l'intervention humaine et les coûts de production.
Le bioréacteur proposé comporte une première chambre dont le rôle est d'assurer le remplissage en douceur par du milieu nutritif de la chambre de stimulation hébergeant les biohybrides sous forme de granules. Nous avons établi à l'aide de cellules mésenchymateuses de souris, que (i) la prolifération cellulaire dans le bioréacteur est 6 fois supérieure à celle observée lors d'une culture en statique, (ii) que les biohybrides produits présentent une excellente homogénéité en terme de distribution spatiale des cellules et de nombre de cellules par granules, (iii) que le nombre de granules chargés dans la chambre de stimulation n'affecte ni la distribution ni le nombre de cellules par granules. Ceci est extrêmement important car, cela signifie qu'il sera possible en clinique d'assurer la réparation de défauts osseux de tailles variables avec le même appareillage.
Les objectifs du projet sont :
(i) D'automatiser la procédure d'ensemencement afin de réduire au maximum l'intervention humaine.
(ii) D'optimiser les conditions d'écoulement pour la culture de CSMs humaines : La preuve du concept a été faite avec des cellules mésenchymateuses de souris. Il conviendra d'adapter les conditions rhéologiques aux CSMs humaines. La prolifération (test BrdU ; quantification de l'ADN) et la differenciation (analyse quantitative de l'expression de protéines et ou de gènes spécifiques du phénotype des cellules osseuses) des CSMs humaines seront évaluées en fonction des conditions rhéologiques.
(iii) D'établir le potentiel ostéogène des biohybrides produit dans le bioréacteur à partir de CSMs humaines chez la souris nude.
(iv) D'évaluer le potentiel ostéogène des biohybrides produit dans le bioréacteur dans un modèle de pertinence clinique (gros animal).
Nous allons obtenir (i) un protocole permettant la production optimisée en bioréacteur de biohybrides à partir de CSMs humaines, (ii) une série de données établissant que les biohybrides produits à partir de CSMs humaines en bioréacteur sont ostéogènes et (iii) une série de données démontrant que les biohybrides osseux sont capables de réparer des défauts osseux dans un modèle de pertinence clinique. Ces résultats devraient nous permettre de convaincre un partenaire privé d'investir dans cette technologie innovante. Il faut souligner que les objectifs décrits dans ce projet ont été fixés après concertation avec des cliniciens et des partenaires industriels potentiels dans le but d'apporter la preuve de l'efficacité pré-clinique de ce système et de mener à bien son développement au stade industriel.