Optimisation et Modélisation d’un Bioréacteur pour la production d’un greffon osseux à l’aide de cellules souches – OMBIOS

Au niveau mondial, plus de 2,2 million de greffes osseuses sont effectuées annuellement pour traiter des insuffisances de la réparation osseuse dans des pathologies ostéoarticulaires. Le comblement de ces défauts est alors généralement assuré chirurgicalement par la transplantation d’un greffon osseux autologue prélevé au niveau des crêtes iliaques. L’autogreffe est considérée comme le « matériau de référence » en matière de substitut osseux. Cependant, malgré son intérêt, l’autogreffe possède un certain nombre d’inconvénients : s’accompagne d’une morbidité non négligeable et la quantité d’autogreffon prélevable est limitée. 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 capables de former du tissu osseux a conduit naturellement à évaluer l’intérêt de ces cellules comme substitut de l’autogreffe. Le scénario clinique classiquement retenu propose de prélever de la moelle osseuse, de sélectionner puis d’amplifier les CSMs. Les cellules sont ensemencées sur un matériau poreux résorbable. Le matériau biohybride (cellules/matériau poreux résorbable) obtenu est mis en place chez le patient. Nous avons développé un bioréacteur à perfusion visant à la production de biohybrides osseux (Therabone 2007-2010). Nous avons fait la preuve du concept de l’utilisation de ce matériau biohybride produit dans un bioréacteur de 15 ml (projet Therabone).
Le projet OMBIOS a un double objectif : (i) cognitif : comprendre l’impact du microenvironnement mécanique 3D sur les CSMs humaines dans le développement, la réparation et l’ingénierie du tissu osseux et (ii) applicatif : ces connaissances sont indispensables pour développer un bioréacteur de façon rationnel. Un premier axe sera chargé d’étudier les rôles respectifs des contraintes de cisaillements et de compression hydrostatique sur la réponse des CSMs vers la voie de différentiation ostéogénique et d’étudier les forces appliquées au sein du bioréacteur. Un second axe sera chargé de concevoir un bioréacteur de grade clinique et d’évaluer la fonctionnalité in vivo et in vitro du biohybride produit. La perspective de ce projet est son transfert à la clinique. Pour cela, une très grande attention sera portée sur l’utilisation de notre procédé pour une application clinique.