CE18 - Innovation biomédicale

Systèmes de libération de glucose pour la réparation du disque intervertébral – SLiGRIv

Résumé de soumission

La dégénérescence du disque intervertébral est une des causes principales de lombalgie, une affection douloureuse et invalidante qui représente un problème de santé publique majeur. Elle débute dans le noyau pulpeux (NP) du disque intervertébral et se caractérise par l'incapacité des cellules du NP à maintenir le tissu intact en raison d'un changement de leur phénotype et d’une diminution de leur nombre. Les traitements actuellement proposés sont symptomatiques (soulagement de la douleur) et ne traitent pas la cause sous-jacente de la dégénérescence discale. Le développement de nouvelles thérapies capables d'inverser le processus dégénératif est donc essentiel. Ainsi, l'administration de cellules exogènes, telles que les cellules souches mésenchymateuses (CSM), a été proposée pour aider à la réparation du NP. L’injection de CSM, cependant, n'a qu'un succès limité: la dégénérescence discale est bien inhibée mais elle n'est pas inversée.
En raison de sa nature avasculaire, le disque intervertébral repose uniquement sur le mécanisme de diffusion pour son apport en nutriments. En conséquence, les cellules du NP sont physiologiquement exposées à des faibles taux d’oxygène et de glucose et à un faible pH. Cependant, à mesure que la dégénérescence progresse, certains de ces facteurs environnementaux s'aggravent. Cet environnement difficile peut alors expliquer la perte de fonction des cellules du NP ainsi que les résultats sous-optimaux obtenus avec les CSM. Des études récentes ont ainsi examiné les effets de l’hypoxie et de la carence en glucose sur les cellules du NP et les CSM. Elles ont montré que le glucose, plutôt que l'oxygène, était essentiel à la survie des cellules. Par conséquent, améliorer l’apport de glucose dans un disque dégénéré pourrait favoriser la réparation du NP par les cellules résidentes ainsi que par les CSM exogènes.
Le projet SLiGRIv propose donc d’améliorer la survie et la fonctionnalité des cellules du NP et des CSM dans l’environnement d’un disque intervertébral dégénéré par un apport exogène de glucose à partir de biomatériaux injectables.
La première étape du projet (WP1) testera deux stratégies pour augmenter la concentration locale en glucose : (i) par dégradation enzymatique d'un polymère de glucose et (ii) par diffusion de glucose à partir d'hydrogels à viscosité accrue. Les profils de libération de glucose seront mesurés par biocapteurs et la composition des gels sera adaptée pour assurer une libération prolongée et physiologique du glucose. Les hydrogels seront également testés pour leur injectabilité et pour leurs effets sur les propriétés mécaniques du disque intervertébral. Dans la deuxième étape du projet (WP2), les hydrogels seront testés pour leur capacité à améliorer la survie, le phénotype cellulaire et la production de matrice d’explants de NP humains dégénérés. La troisième étape du projet (WP3) évaluera alors l'intérêt de combiner les hydrogels avec des CSM exogènes pour améliorer la réparation du NP, en utilisant le même système de culture d’explant et les mêmes méthodes d'analyse que dans WP2. Si l'ajout de CSM améliore la réparation du NP, WP3 essayera également d'élucider les mécanismes sous-jacents à cet effet bénéfique (c'est-à-dire via la différenciation des CSM ou via leurs effets paracrins). Enfin, la dernière étape du projet (WP4) fournira la preuve de concept in vivo que l’apport de glucose, avec ou sans CSM exogènes, favorise la réparation du NP dans un modèle animal de dégénérescence discale. La capacité du traitement proposé à restaurer la hauteur discale, l'hydratation et les propriétés mécaniques du disque sera évaluée.
Le projet SLiGRIv fournira une stratégie innovante pour surmonter les obstacles rencontrés par les thérapies régénératrices pour la dégénérescence discale intervertébrale.

Coordinateur du projet

Madame Esther Potier (Laboratoire de Bioingénierie et Biomécanique Ostéo-articulaires)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

B2OA Laboratoire de Bioingénierie et Biomécanique Ostéo-articulaires

Aide de l'ANR 184 862 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2018 - 42 Mois

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