Derme acellulaire - Acellular dermis

Le derme acellulaire est un type de biomatériau dérivé du traitement de tissus humains ou animaux pour éliminer les cellules et conserver des parties de la matrice extracellulaire (ECM). Ces matériaux sont généralement sans cellules, ce qui les distingue des allogreffes et xénogreffes classiques , peuvent être intégrés ou incorporés dans le corps et ont été approuvés par la FDA pour un usage humain depuis plus de 10 ans dans un large éventail d'indications cliniques.

Récolte et transformation

Tous les échantillons de MEC proviennent de tissus de mammifères, tels que le derme, le péricarde et la sous-muqueuse de l'intestin grêle (SIS). Après explantation de la source, le biomatériau ECM conserve certaines caractéristiques du tissu d'origine. Les tissus ECM peuvent être récoltés à partir de divers stades des stades de développement chez des espèces de mammifères telles que l'humain, le porc, le cheval et le bovin. Bien qu'ils soient également composés de fibrilles de collagène, la microstructure, la composition spécifique (y compris la présence de protéines non collagéniques et de glycosaminoglycanes et le rapport des différents types de collagène), les dimensions physiques et les propriétés mécaniques peuvent différer. Selon le stade de développement du tissu au cours duquel la récolte a eu lieu, la microstructure peut varier au sein d'un organisme. De plus, en gardant à l'esprit la taille et la forme du tissu final, le potentiel des dimensions physiques du tissu d'origine doit être pris en compte.

Malgré cette « mémoire » du tissu ECM, des méthodes ont été conçues pour que ces caractéristiques innées puissent être modifiées, sauvegardées ou supprimées. Le processus de modification varie en fonction du matériel utilisé en milieu clinique. Certains biomatériaux de la MEC subissent une modification qui supprime toutes les cellules mais laisse le reste des autres composants de la MEC appelée décellularisation . Un autre processus qui peut être introduit dans le biomatériau est la réticulation artificielle. Il a été démontré que la réticulation artificielle stabilise le collagène reconstitué, qui peut rapidement dégénérer in vivo. Bien que la résistance mécanique soit acquise, les réticulations artificielles ajoutées augmentent le risque de rejet de la cellule hôte, en raison de son origine étrangère. En raison de cette complication, la réticulation intentionnelle n'est plus pratiquée car des progrès plus récents ont été réalisés qui augmentent la durée de vie du collagène sans utiliser de stabilisation artificielle. Enfin, pour garantir que le biomatériau ECM est exempt de bactéries et de virus infectieux , la plupart sont stérilisés en phase terminale. Cela peut inclure du gaz d'oxyde d'éthylène (EO), une irradiation gamma ou une irradiation par faisceau d'électrons (faisceau électronique) en tant qu'agent stérilisant. Dans l'ensemble, les petites variations par rapport à l'origine, au moment de la récolte et à la méthode de traitement peuvent orienter les propriétés finales du biomatériau ECM.

Les biomatériaux ECM décellularisés peuvent être transformés en une poudre fine puis lyophilisés ( lyophilisés ). Cette poudre peut ensuite être mélangée avec de la collagénase pour former un hydrogel dérivé de l'ECM (hydrogels auto-cicatrisants ). Ces hydrogels sont ensuite utilisés en culture cellulaire pour aider à maintenir le phénotype cellulaire et augmenter la prolifération cellulaire. Les cellules cultivées sur hydrogels ECM conservent mieux leur phénotype que les cellules cultivées sur d' autres substrats tels que le matrigel ou le collagène de type 1 . Bien que les hydrogels n'aient pas encore de pertinence clinique directe, ils se sont révélés prometteurs en tant que méthode d'aide à la régénération des organes.

De même, des organes entiers peuvent être décellularisés pour créer des échafaudages ECM 3-D. Ces échafaudages peuvent ensuite être re-cellularisés pour tenter de régénérer des organes entiers pour une transplantation. Cette méthode fonctionne principalement pour les organes avec un système vasculaire complexe , car elle permet au détergent d'être entièrement perfusé à travers le matériau.

Interactions hôte/implant

La cicatrisation des plaies de la peau et des tendons est un processus complexe et coordonné dans le corps qui se déroule lentement sur des semaines, voire des années. Un certain nombre de produits sur le marché visent aujourd'hui à affecter ce processus de manière positive, bien que peu de données soient disponibles sur leur succès. La majorité des produits sont encore en phase de développement où les interactions (souvent inflammatoires) entre l'hôte et les dispositifs implantés sont évaluées.

Les biomatériaux ECM implantés se répartissent en deux catégories générales en fonction de la façon dont ils interagissent avec l'hôte. Les dispositifs d'incorporation permettent finalement la croissance des cellules et le passage des vaisseaux sanguins à travers la matrice, tandis que les biomatériaux non incorporés sont encapsulés par une paroi de macrophages fusionnés. Dans les biomatériaux sans incorporation tels que le Permacol, un implant dermique porcin acellulaire pour la réparation des hernies, il est important que le matériau ne soit pas dégradé ou infiltré par le système immunitaire . Les biomatériaux encapsulés reconnus comme étrangers peuvent être dégradés et/ou rejetés par l'organisme et migrer vers l'extérieur de l'organisme. Dans les biomatériaux ECM incorporés, l'infiltration par le système immunitaire peut se produire en aussi peu que sept jours, entraînant une dégradation rapide du volume du dispositif. Dans le cas de Graftjacket, une allogreffe de derme humain, la matrice est rapidement peuplée de cellules hôtes en tant que système vasculaire . Le dispositif lui-même a diminué de plus de 60 % en volume et est remplacé par des fibroblastes et des macrophages hôtes.

Applications

Les biomatériaux ECM sont utilisés pour favoriser la guérison dans un certain nombre de tissus, en particulier la peau et les tendons. Surgimend, matrice de collagène issue du derme fœtal bovin, peut déclencher la cicatrisation des tendons (qui ne cicatrisent pas spontanément) au niveau de la cheville. Cette intervention peut réduire le temps de guérison de près de moitié et permet au patient de reprendre une activité complète beaucoup plus tôt. Les plaies ouvertes, comme les tendons, ne guérissent pas spontanément et peuvent persister pendant de longues périodes. Lorsque les biomatériaux ECM sont ajoutés en plusieurs couches à l'ulcère, la plaie commence à se refermer rapidement et génère du tissu hôte. Bien que les études préliminaires semblent prometteuses, peu d'informations sont disponibles sur le succès et les comparaisons directes entre différents dispositifs de biomatériau ECM dans les essais humains.

Alloderm, un derme acellulaire dérivé de la peau de cadavres donnés , est utilisé en chirurgie reconstructive et dentaire. Dans les greffes gingivales , le derme acellulaire est une alternative au tissu coupé du palais de la bouche du patient. Il a également été utilisé pour la réparation des hernies abdominales et pour reconstruire les cornets réséqués dans le traitement du syndrome du nez vide . Il a été utilisé expérimentalement pour reconstruire le tissu mammaire après des chirurgies du cancer du sein .

Exemples

Les références