Un tissu de synthèse pour réparer les cœurs, les muscles et les cordes vocales

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Des chercheurs de l’Université McGill conçoivent un biomatériau novateur très résistant
Publié: 30nov.2021
A rendered image of the vocal cord bioreactor for testing the hydrogels. Credit: Zixin He / Rendu du bioréacteur reproduisant les contraintes qui s’exercent dans les cordes vocales et utilisé pour tester la résistance de l’hydrogel. Image : Zixin He
Illustration shows the use of injectable hydrogel as an implant to fill a wound and to restore the voice. Credit: Sepideh Mohammadi / Utilisation de l’hydrogel injectable comme implant pour obturer la lésion et restaurer la fonction vocale. Image : Sepideh Mohammadi
The researchers tested three different hydrogels using the vocal cord bioreactor. While the new hydrogel remained stable, the two standard hydrogels, which represent most existing injectable hydrogels, did not survive the test. Credit: Sareh Taheri / Les chercheurs ont testé trois hydrogels dans le bioréacteur. Le nouvel hydrogel est demeuré stable, mais les deux autres, conformes à la plupart des hydrogels injectables actuellement offerts, n’ont pas survécu au test. Image : Sareh Taheri
The flow, mimicking the blood in the human body, passes through 6 centimeter-long hydrogels in the vocal cord bioreactor during testing. Credit: Guangyu Bao / À la manière de la circulation sanguine, le flux traverse des tronçons d’hydrogel de 6 centimètres de long dans le bioréacteur. Image : Guangyu Bao

Alliant leur savoir en chimie, en physique, en biologie et en génie, des scientifiques de l’Université McGill ont réalisé une importante avancée en médecine régénérative en concevant un biomatériau assez résistant pour réparer le cœur, les muscles et les cordes vocales.

« Après une lésion cardiaque, la récupération est souvent longue et délicate. Le mouvement incessant des tissus, qui bougent au rythme des battements cardiaques, vient compliquer la guérison. Le même problème se pose dans les cordes vocales. Auparavant, aucun matériau injectable n’était assez résistant pour ce type de travail », explique Guangyu Bao, doctorant au Département de génie mécanique de l’Université McGill.

Dirigée par le professeur titulaire Luc Mongeau et le professeur adjoint Jianyu Li, l’équipe a mis au point un hydrogel injectable novateur pour la réparation tissulaire. L’hydrogel est un biomatériau dans lequel les cellules ont l’espace nécessaire pour vivre et se développer. Après son injection dans l’organisme, ce biomatériau forme une structure stable et poreuse dans laquelle les cellules vivantes peuvent croître et circuler pour aller réparer les organes lésés.

« Les résultats sont prometteurs, et nous espérons qu’un jour, on pourra utiliser ce nouvel hydrogel comme implant afin de redonner la voix aux personnes dont les cordes vocales ont été lésées, par exemple à la suite d’un cancer du larynx », poursuit Guangyu Bao.

L’hydrogel mis à l’épreuve

Les chercheurs ont testé la durabilité de leur hydrogel dans une machine de leur cru reproduisant les conditions biomécaniques extrêmes présentes dans les cordes vocales de l’être humain. Soumis à 120 vibrations par seconde pendant plus de six millions de cycles, le biomatériau est demeuré intact, alors que les hydrogels ordinaires se sont désintégrés, incapables de supporter pareille contrainte.

« Nous étions vraiment ravis de constater que notre matériau passait le test haut la main. Avant nos travaux, il n’y avait pas d’hydrogel injectable qui alliait grande porosité et résistance. Pour régler le problème, nous avons introduit un polymère porogène dans notre formule, explique Guangyu Bao.

Cette innovation pourrait trouver d’autres applications, par exemple la libération de médicaments, le génie tissulaire et la création de modèles tissulaires pour le criblage de médicaments, précisent les chercheurs. D’ailleurs, l’équipe envisage de recourir à cet hydrogel pour créer des poumons en vue de la mise à l’essai de médicaments contre la COVID-19.

« Comme en témoignent nos travaux, nous pouvons miser sur la synergie entre la science des matériaux, le génie mécanique et la bio-ingénierie pour créer des biomatériaux novateurs aux propriétés inédites. Nous avons bon espoir de voir ces innovations passer dans la sphère clinique », conclut le Pr Jianyu Li, titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les biomatériaux et la santé musculosquelettique.


Le bioréacteur utilisé pour les tests reproduit la biomécanique des cordes vocales. Vidéo : Guangyu Bao

L'étude

L’article « Injectable, pore-forming, perfusable double-network hydrogels resilient to extreme biomechanical stimulations », par Sareh Taheri, Guangyu Bao, Zixin He, Sepideh Mohammadi, Hossein Ravanbakhsh, Larry Lessard, Jianyu Li et Luc Mongeau, a été publié dans Advanced Science.

DOI : https://doi.org/10.1002/advs.202102627


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