Un hydrogel de nouvelle génération conçu à Ottawa améliore la réparation des tissus et des organes

Une équipe de recherche de l’Université d’Ottawa a conçu un biomatériau adaptable qui pourrait révolutionner les applications biomédicales à venir, notamment pour réparer les tissus mous, refermer une incision chirurgicale ou sceller une plaie.

En exploitant la puissance de la photochimie et des peptides imitant le collagène (les peptides sont de courtes chaînes d’acides aminés qui servent de « blocs » pour la construction des protéines), elle a mis au point un nouvel hydrogel biomimétique qui allie résistance, adaptabilité et compatibilité biologique. Les hydrogels sont composés de matériaux à base d’eau à la texture gélatineuse. Ils ont une force d’adhésion comparable à celle des adhésifs tissulaires disponibles sur le marché, comme le LiquiBand, ce qui veut dire qu’ils peuvent sceller les plaies, puis se décomposer en toute sécurité dans l’organisme avec le temps. Contrairement à de nombreux biomatériaux existants utilisés comme adhésifs pour les tissus mous, ils ne contiennent aucun polymère synthétique susceptible de déclencher des réactions immunitaires indésirables.

« Ces récents travaux constituent un bond en avant dans le domaine des matériaux biomimétiques destinés à la réparation des tissus et des organes. Mais le plus important est que nous avons mis au point un matériau autonome à base de peptides qui facilite l’adhésion des tissus », insiste Emilio Alarcón (Ph.D.), professeur à la Faculté de médecine et scientifique à l’Institut de cardiologie de l’Université d’Ottawa.

Des matériaux conçus en laboratoire qui imitent la nature

L’équipe de recherche a mis au point des peptides soigneusement conçus pour imiter la structure en triple hélice du collagène naturel, mais qui sont tout de même produits par voie synthétique, permettant un contrôle précis de leur composition, de leur durabilité et de leur innocuité.

C’est la manière dont ces peptides s’assemblent et s’accrochent les uns aux autres qui les rend aussi révolutionnaires. Une fois dissous dans une solution tampon, les peptides s’organisent spontanément en structures qui constituent la base de l’hydrogel. Ensuite, pour renforcer davantage le matériau, les scientifiques se servent d’une réaction photochimique qui entraîne la formation rapide de connexions stables, transformant ainsi le matériau en un gel flexible et durable utilisé pour la réparation des tissus mous.

Le professeur Alarcón précise que, grâce à cette étude, des chercheuses et chercheurs du monde entier pourront maintenant explorer l’emploi de peptides pour créer « la prochaine génération de solutions régénératrices ».

Les tests en laboratoire ont prouvé que le matériau n’est pas nocif pour les cellules et qu’il est biodégradable; il finit donc par se décomposer en toute sécurité dans l’organisme.

La biodégradabilité comme gage de sécurité

Alex Ross, candidat au doctorat et l’un des deux auteurs principaux de l’étude publiée récemment, affirme que cette biocompatibilité est essentielle pour tout matériau qui pénètre dans le corps ou interagit avec l’organisme.

« Si le matériau est biodégradable, explique-t-il, on n’a pas besoin de le retirer plus tard, contrairement à des points de suture par exemple. Il est également plus sûr, car le risque de toxicité est moindre lorsque le corps peut se débarrasser des éléments étrangers. »

Daniel Nguyen, l’autre auteur principal de l’article, ajoute : « Tout ce qui est inséré dans le corps doit être aussi peu envahissant que possible, ne pas nuire aux cellules et ne pas rester dans l’organisme pour toujours, car les matériaux qui ne s’éliminent pas ou qui irritent les tissus peuvent ralentir la guérison ou entraîner des complications. Comme notre matériau est composé de peptides qui imitent le collagène, le corps arrive à le décomposer à l’aide des mêmes enzymes qu’il utilise pour remodeler les tissus naturels. »

Alex Ross et Daniel Nguyen sont tous deux membres du laboratoire BioEngineering and Therapeutic Solutions (BEaTS), dirigé par les professeurs Erik J. Suuronen et Emilio Alarcón. Le Dr Marc Ruel, chirurgien cardiaque de renommée mondiale, y travaille également.