4. Quelles sont les orientations actuelles en recherche et développement ?

Pour résoudre nombre de problèmes communs à chaque spécialité le développement du génie tissulaire constitue le progrès déterminant des prochaines années. Il consiste à optimiser l’interface entre un biomatériau inerte et une matrice tissulaire dans le but d’améliorer significativement la fonctionnalité du biomatériau implanté. Chacune des spécialités précédemment envisagées est appelée à bénéficier des progrès technologiques du génie tissulaire.

Orthopédie

L'un des problèmes majeurs à résoudre est de disposer d'un biomatériau avec des caractéristiques biomécaniques optimales. En cas de pertes osseuses importantes (traumatismes ou pathologies tumorales), l'implantation de blocs volumineux de biomatériaux pose le problème de leur réhabitation osseuse. On peut alors associer à ces biomatériaux une composante cellulaire qui conduit ainsi au concept d'os hybride ou de substitut osseux vivant. Cette composante cellulaire a pour but de synthétiser le plus rapidement possible un tissu ostéoide. La source optimale de cellules est constituée par des cellules stromales* de la moelle osseuse qui ont de grandes capacités de prolifération et un pouvoir ostéogène élevé. Cependant les capacités ostéogéniques des cellules progénitrices stromales peuvent varier considérablement d'un malade à l'autre et les conditions de culture restent encore à optimiser.
 
La mise en culture de cellules stromales de moelle osseuse sur un support de biomatériau pour obtenir un os hybride et qui nécessite une culture de 3 semaines est encore au stade de la recherche fondamentale. Son application clinique est envisagée dans environ 2 ans à Paris, Nantes et Bordeaux.

Chirurgie vasculaire
 
Pour contrôler la thrombogénèse, un substitut vasculaire doit avoir une paroi interne proche de la paroi vasculaire naturelle recouverte de cellules endothéliales. Une stratégie séduisante consiste donc à recouvrir la surface endoluminale d'une prothèse artérielle, préalablement à son implantation, par un feuillet endothélial (néoendothélium) obtenu à partir d'une culture in vitro de cellules endothéliales prélevées chez le receveur. Cette association d'une composante synthétique (la structure tubulaire) et d'une composante cellulaire ou tissulaire (le néoendothélium) relève du concept de substitut vasculaire bioartificiel ou artificiel hybride. Un des problèmes à résoudre est de faire adhérer le néoendothélium à la composante synthétique qui forme la structure tubulaire. Il est alors nécessaire d'interposer une matrice de nature appropriée et qui puisse favoriser l'adhésion et le développement des cellules endothéliales.
 
Ce concept de substitut vasculaire bioartificiel est encore au stade expérimental et n'a pas atteint la phase d'évaluation clinique. Si une telle évaluation est réalisée dans l'avenir avec des résultats positifs, l'utilisation de ces prothèses bioartificielles trouverait son intérêt en chirurgie vasculaire périphérique et distale et dans le remplacement d'autres artères de petit calibre telles que les coronaires.

Dermatologie

La réparation cutanée se dirige actuellement vers l’élaboration de substrats dermiques afin d’améliorer les résultats fonctionnels et esthétiques après greffe d’épidermes provenant de kératinocytes cultivés ou suite à une greffe dermo-épidermique (autogreffe très mince pouvant, si besoin, être amplifiée). Ces types de greffes épidermiques sont plus particulièrement utilisés en chirurgie de couverture cutanée des brûlures au stade aigu et leur tendance à se rétracter induit des séquelles fonctionnelles et esthétiques.
 
Un substrat dermique acellulaire à base de collagène et de chitosan, agissant comme néoderme*, est en cours de développement à Sophia-Antipolis. Une fois apposé sur le lit de la plaie et après vascularisation de celui-ci, ce néoderme peut être associé à la culture kératinocytaire et conduire ainsi à la reconstruction d’une peau autologue totale.
 
Diabétologie
  
Pour traiter le diabète de type 1, un progrès déterminant et qui éviterait les injections répétées d’insuline serait de remplacer les cellules détruites par des cellules insulinosécrétrices fonctionnelles et bien tolérées.
 
Greffe allogénique de pancréas et d'îlots de Langerhans
La greffe de pancréas nécessite une immuno-suppression à vie qui peut être très contraignante Une solution alternative à la greffe de pancréas est celle d’îlots de Langerhans. Quelques centaines de malades ont reçu des greffes d’îlots. Les résultats sont jusqu’à maintenant très modestes puisque les injections d’insuline ne peuvent être supprimées sur une durée prolongée que dans 5 à 10 % des cas. Par ailleurs, comme pour la greffe de pancréas, celle d’îlots de Langerhans nécessite une immuno-suppression puissante et à vie du fait de la nature auto-immune du diabète de type 1. Les limites actuelles de l’allogreffe d’îlots sont liées à l’utilisation du traitement immuno-suppresseur obligatoire. La meilleure solution serait de greffer les îlots tôt dans l’évolution de la maladie et en l’absence de traitement immuno-supresseur.
 
Pour éviter un tel traitement, plusieurs approches sont en cours d’étude et d’évaluation :
 
Une immunoaltération des îlots de Langerhans pour les rendre moins immunogènes. Plusieurs techniques ont été étudiées avec une efficacité seulement démontrée, à ce jour, chez le rongeur.  
L’immuno-isolement des îlots par leur encapsulation dans une membrane artificielle protectrice, perméable au glucose et à l’insuline mais imperméable aux facteurs intervenant dans le rejet (concept de pancréas bioartificiel). La faisabilité de cette approche a été démontrée chez l’animal.