Une nouvelle thérapie à base de nanofibres synthétiques imite une protéine essentielle à la formation et à l’entretien du cartilage. L’augmentation du mouvement moléculaire au sein des nanofibres favorise la régénération du cartilage.
En seulement quatre heures, ce traitement stimule l’expression des gènes responsables de la croissance du cartilage. Efficace pour traiter l’arthrose, il montre un potentiel prometteur pour la régénération du cartilage dans les cellules humaines. L’étude a été publiée récemment.
Samuel I. Stupp, de l’Université Northwestern, a déclaré : “Lorsque nous avons observé les effets des molécules en mouvement, nous avons pensé qu’elles pourraient être utiles au-delà des blessures de la moelle épinière. Nous constatons maintenant des effets similaires dans les cellules cartilagineuses et les neurones, suggérant un phénomène universel applicable à de nombreux tissus.” Stupp, expert en nanomédecine régénérative, dirige cette recherche avec Shelby Yuan, une étudiante diplômée.
En 2019, près de 530 millions de personnes dans le monde souffraient d’arthrose, une maladie courante et invalidante où les tissus articulaires se dégradent avec le temps. Dans les cas graves, le cartilage s’amincit, entraînant un contact douloureux entre les os et une perte de fonction articulaire.
Le seul traitement efficace consiste en une chirurgie de remplacement articulaire coûteuse et invasive. “Les traitements actuels ne font que ralentir la progression de la maladie ou retarder la chirurgie,” a déclaré Stupp. “Nous manquons d’options régénératives, car les adultes ne peuvent pas régénérer naturellement le cartilage.”
Stupp et son équipe pensent que les “molécules dansantes” pourraient aider à régénérer des tissus résistants. Ces molécules, développées dans le laboratoire de Stupp, forment des nanofibres synthétiques qui imitent la matrice extracellulaire naturelle. Ces nanofibres peuvent interagir efficacement avec les récepteurs cellulaires en mouvement en ajustant leur propre mouvement. “En faisant bouger nos molécules ou en les faisant ‘danser’, elles se connectent mieux aux récepteurs,” a expliqué Stupp.
Dans une étude récente, l’équipe de Stupp a ciblé le facteur de croissance transformant bêta-1 (TGFb-1), une protéine cruciale pour le cartilage, en créant un peptide circulaire qui l’imite. Ils ont intégré ce peptide dans deux molécules différentes formant des polymères supramoléculaires. Un polymère permettait un mouvement moléculaire plus important, tandis que l’autre le restreignait.
Les chercheurs ont comparé deux systèmes avec des niveaux de mouvement différents. Le polymère avec plus de mouvement s’est avéré beaucoup plus efficace pour activer le récepteur TGFb-1. Après trois jours, les cellules humaines exposées à ces molécules mobiles ont produit davantage de protéines nécessaires à la régénération du cartilage. Les molécules dansantes se sont révélées encore plus efficaces que la protéine naturelle pour produire du collagène II.
L’équipe de Stupp teste actuellement ces systèmes sur des animaux et ajoute davantage de signaux pour des thérapies hautement bioactives.
“Avec le succès observé dans les cellules cartilagineuses humaines, nous prévoyons une régénération améliorée du cartilage dans des modèles précliniques,” a déclaré Stupp. “Cela devrait devenir un matériau novateur pour la régénération du cartilage articulaire.”
Le laboratoire de Stupp teste également les molécules dansantes pour la régénération osseuse, et des résultats prometteurs devraient être publiés prochainement. De plus, ils utilisent des organoïdes humains pour accélérer la découverte thérapeutique. L’équipe cherche également à obtenir l’approbation de la FDA pour des essais cliniques sur la réparation de la moelle épinière.
“Nous découvrons la large gamme de conditions que les ‘molécules dansantes’ pourraient traiter,” a déclaré Stupp. “Contrôler le mouvement supramoléculaire est un outil puissant pour de nombreuses thérapies régénératives.”
L’étude démontre que les “molécules dansantes” peuvent efficacement réparer les dommages au cartilage. Ces molécules déclenchent la régénération du cartilage en imitant des protéines naturelles et en améliorant le mouvement moléculaire. Cette approche prometteuse pourrait ouvrir la voie à de nouveaux traitements pour des maladies articulaires telles que l’arthrose.
Référence de l’étude :
- Shelby C. Yuan, Zaida Álvarez et al., Le mouvement supramoléculaire permet l’activité bioactive chondrogénique d’un mimétique de peptide cyclique du facteur de croissance transformant-β. Journal of the American Chemical Society. DOI: 10.1021/jacs.4c05170.
