Implants 3D pour la régénération cérébrale – MATRIX

Matrix est un projet innovant visant à réaliser la réparation du cerveau dans un modèle préclinique de lésion cérébrale aiguë en développant une stratégie thérapeutique selon une approche à base d’implants 3D.
Le traumatisme crânien (TC) est la principale cause de décès et d'invalidité chez les jeunes adultes dans les pays développés. Le TC est malheureusement fréquent chez les militaires.
En dehors de la prise en charge médicale initiale qui a pour objectif principal d’éviter l’apparition de lésions cérébrales secondaires, les moyens actuels de récupération reposent essentiellement sur la réadaptation et la réorganisation cérébrale sous-tendant cette récupération grâce aux mécanismes de Plasticité Cérébrale. Des stratégies basées sur l'ingénierie des tissus de cellules souches neurales pourraient ouvrir la voie à de nouvelles possibilités de récupération pour les malades et entraîneraient une réduction importante du coût sociétal de la dépendance.
Aujourd’hui, les stratégies basées uniquement sur les cellules ont montré leurs limites les cellules mais aussi leur support doivent être pris en considération. C’est le rôle de la matrice extracellulaire. Celle-ci est détruite par la lésion et doit être remplacée. Compte tenu de leur texture à haute teneur en eau et leur plasticité, les hydrogels sont de bons candidats au remplacement. De plus, ces hydrogels peuvent être structurés de manière à mimer l’organisation de la matrice extracellulaire. Ils prennent alors un rôle de matrice guidante. Le produit est assimilé à un dispositif médical (DM) soumis aux exigences règlementaires et de sécurité demandées par les autorités de santé (Agence Nationale de Sécurité du Médicament et des produits de santé) pour la production et les études cliniques des dispositifs médicaux en répondant notamment aux exigences du Règlement Européen (UE) 2017/745 et à la norme ISO 13 485 pour la fabrication. Les produits de substitution du tissu lésé et en particulier les hydrogels doivent être développés et portés vers l’industrialisation. Les équipes ToNIC et ICGM ont développé une expertise dans l’impression 3D des hydrogels par DLP (Digital Light Processing). Ces travaux ont déjà montré des résultats prometteurs pour la pousse guidée en 3D de cellules neuronales in vitro et in vivo dans des modèles animaux. L’étape suivante est d’amener cette stratégie en conditions industrielles grâce au partenariat avec le CEA et la société Healshape.
Etant donné que les cellules souches ne possèdent pas les programmes développementaux embryonnaires nécessaires à l’organisation et à la reconstruction d’un tissu aussi complexe que le cerveau, la greffe de cellules seule ne permet pas de retrouver les architectures complexes du cerveau. Ainsi, il existe un fort intérêt pour l'organisation des matériaux dans des directions privilégiées à l'échelle nanométrique, microscopique et macroscopique. Dans ce projet, un biomatériau structuré sera imprimé en 3D puis greffé chez l’animal pour guider les cellules neuronales en 3D (brevet EP23306387.4). Il servira de support guidant à la colonisation par les cellules de l’hôte. Ainsi l’implant sera un biomatériau (sans cellules) qui, une fois inséré dans le cerveau, se verra colonisé progressivement par les cellules neurales de l’hôte dotées d’un pouvoir migratoire.
La formulation du biomatériau sera optimisée grâce à l’expertise de l’ensemble du consortium (ToNIC, ICGM, ENVT, CEA Occitanie, Healshape) et comparée à celle déjà opérationnelle du laboratoire ToNIC : prototype 1 en PEGDA-GelMA. De l’acide hyaluronique et de la laminine seront ajoutées à la formulation initiale.
Dans le cadre du programme de recherche Astrid Maturation (Agence Innovation Défense), l’objectif de ce projet sur 3 ans est d’améliorer la formulation du biomatériau imprimable pour le rendre plus proche de la matrice extracellulaire cérébrale et transférable en clinique humaine sur la base des études toxicologiques qui seront réalisées chez l’animal.