Extrêmement peu de matériaux dans le monde sont approuvés pour la bioingénierie des tissus neuraux et lorsque c’est le cas, ils le sont pour la régénération du système nerveux périphérique plutôt que central. Ce nouveau matériau révolutionnaire documenté par une équipe de scientifiques de la Far Eastern Federal University (FEFU, Vladivostok) propose de restaurer le tissu neural sur la base d’une matrice hydrogel à base de pectines modifiées (polysaccharides végétaux).
Ces travaux, présentés dans l’International Review of Neurobiology, décrivent ainsi une matrice extracellulaire qui permet de combler l'espace entre les cellules, qui sert « d’échafaudage » pour la « repousse » des tissus et de plateforme d’administration de médicaments après l'élimination des glioblastomes de tumeurs malignes.
Une matrice conçue pour une meilleure récupération du cerveau
Les hydrogels développés sont des matériaux à base de glucides végétaux ou pectines modifiées par bio-ingénierie. Ils sont adaptés à la restauration du tissu neural après des tumeurs cérébrales, traumatismes ou des maladies neurodégénératives, qui ont entraîné une mort cellulaire ou la perte d'activité fonctionnelle des cellules et de leur environnement.
Certaines variantes de cette nouvelle génération de matrices d'hydrogel sont même conçues pour :
- bloquer la prolifération cellulaire dans le gliome ;
- sécuriser ou optimiser le potentiel des cellules souches neurales ;
- les préserver tant que et si nécessaire, dans un état indifférencié, afin « d’économiser » leur viabilité et leur potentiel de spécialisation pour l'avenir.
Une nouvelle biotechnologie cellulaire hyperciblée en médecine régénérative : l’auteur principal, le Dr Vadim Kumeiko, directeur adjoint du développement de la FEFU explique que si ces nouvelles technologies de bioingénierie associées à l'utilisation de matrices extracellulaires à partir de pectines doivent être encore très soigneusement testées, elles ouvrent la possibilité d’être implantées précisément au site de la résection de la tumeur cérébrale afin de tuer les cellules tumorales restantes après l'opération et de régénérer les tissus neuraux bien sûr.
Une matrice extracellulaire bien spécifique à la régénération neurale : dans le corps humain, l'espace extracellulaire est un réseau moléculaire complexe ou matrice, qui se compose de 2 composants principaux : les protéines et les glucides. Cependant la matrice du système neuronal diffère de la matrice de nombreux autres tissus car elle contient plus de glucides et ses propriétés physico-chimiques font qu’elle ressemble « à la marmelade ou à la guimauve ».
- La matrice neurale artificielle doit donc être moins rigide que lorsqu’il s’agit de régénérer des tissus conjonctifs.
- Ensuite, « la nature a voulu que, dans les organismes adultes, les cellules cérébrales ne migrent pas facilement vers de nouvelles zones et ne forment pas de nouvelles connexions trop rapidement, sous peine de troubles cognitifs ».
- La matrice conçue ici par l’équipe, grâce à sa prédominance glucidique, implantée après l'ablation de la tumeur, non seulement inhibe la croissance et la prolifération des cellules, mais joue le rôle de véhicule d'administration de médicaments anticancéreux, à libération prolongée, qui vont éliminer les dernières cellules tumorales restantes.
- Enfin, une seconde matrice plus riche en protéines peut ou va stimuler la régénération et la croissance des cellules neurales dans la zone opérée.
Cette nouvelle matrice neurale d’hydrogel à base de pectines est en cours d’optimisation, à la fois sur la fonction libération prolongée du médicament et sur la fonction restauration du tissu neural.
Source: International Review of Neurobiology August 2020 DOI : 10.1016/bs.irn.2020.03.025 Hydrogels based on modified pectins capable of modulating neural cell behavior as prospective biomaterials in glioblastoma treatment
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