Arthrose du genou,
cellules souches et PRP
Plus d'informations sur les cellules souches mésenchymateuses
CELLULES SOUCHES MESENCHYMATEUSES, EXTRACTION ET TRANSPLANTATION
Procédures d’extraction des cellules souches mésenchymateuses de moelle osseuse concentrée et leurs
transplantations
Procédures d’extraction des cellules souches mésenchymateuses de moelle osseuse concentrée et leurs
transplantations
- Une ponction aspiration de 30-60cc de moelle osseuse est réalisée sous anesthésie (rachi-anesthésie ou générale, ou locale si injection à distance de l'intervention d'arthroscopie arthrolyse du genou) au niveau de l’épine iliaque postéro ou antéro-supérieure ;
- Pendant la préparation arthroscopique éventuelle du genou, le matériel aspiré est placé dans un séparateur cellulaire (Harvest) pour extraction des cellules mononucléées contenant les cellules souches (dont un prélèvement est envoyé en laboratoire pour comptage des cellules).
- La moelle osseuse aspirée est placée dans une unité jetable du séparateur cellulaire à circuit fermé;
- Le conteneur jetable est placé dans le séparateur cellulaire pour un processus de centrifugation de 15mn ;
- Les cellules de sang rouge sont à l’intérieur du large conteneur ; les cellules mononucléaires dérivées de moelle osseuse et les plaquettes sont localisées au fond du plus petit conteneur. L’évacuation de la plupart du plasma clair laissant le précipité avec un peu de plasma résiduel, pour empêcher la dilution des cellules, fournit toutes les cellules mononucléaires enrichies de PRP;
- Les cellules mononucléaires avec PRP, dérivées de la moelle osseuse enrichie peuvent être aspirées du fond du plus petit conteneur (environ 10ml) ;
- Si nécessaire, de plus grandes quantités de PRP peuvent être obtenues en utilisant 60 ml de sang dans le processus de séparation du séparateur cellulaire, comme indiqué dans la figure.
- La flèche pointe vers le concentré de PRP. Le liquide jaune qui contient le plasma est enlevé, et le précipité dans le plasma contient le PRP.
- Le concentré cellulaire final peut être mixé avec une matrice osseuse déminéralisée contenant des BMP, protéines osseuses, facteur activant de la croissance cellulaire des cellules souches; qui sont aussi activées par le PRP .
- Le composite cellulaire est transplanté contre le défect ostéocartilagineux du genou sous arthroscopie, en utilisant une matrice biorésorbable ou scaffold d’hydroxyapatite de calcium et de collagène.
- Le PRP préparé par le séparateur cellulaire peut être ajouté pour améliorer le processus régénérateur du composé pour la nouvelle formation osseuse aussi bien que pour la réparation de cartilage.
- Comme montré dans des modèles animaux pré-cliniques, le site de l'implant incite le composé à produire le manque, ou le nouvel os, ou le cartilage.
- Implantation de cellules souches dans la zone articulaire détruite, sous arthroscopie
LES CELLULES SOUCHES MESENCHYMATEUSES, CARACTERISTIQUES
Une cellule souche est une cellule indifférenciée capable d’autorenouvellement, de se différencier en cellules matures, et d’assurer ainsi la tenue des organes (tissus) grâce à leur capacité d’autorenouvellement
Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) sont des cellules souches tissulaires multipotentielles (elles donnent un nombre limité de types cellulaires différents),isolées chez l’adulte dans de nombreux tissus, surtout la moelle osseuse, et les tissus adipeux, donnant naissance aux tissus conjonctifs du squelette : os (ostéoblaste), cartilage (chondrocyte), stroma médullaire à différenciation vasculaire, musculaire lisse et adipocytes (tissu graisseux).
Les CSM sont isolées de la couche mononucléaire de la moelle osseuse ou du tissu adipeux, après séparation par
centrifugation, pour enlever les cellules rouges et hématopoïétiques. Le réservoir de CSM dans la moelle osseuse est de 0,01 à 0,001% des cellules mononuclées.
Ce sont des cellules de type fibroblaste de forme allongée ; elles ont la particularité de réagir à des marqueurs différents des cellules hématopoïétiques (globules rouges, blancs, …), et lors des cultures, elles sont adhérentes au plastique de culture cellulaire. Elles forment des colonies de type CFU-F (Colony Forming Unit-Fibroblastic)
Thérapie cellulaire
Le caractère multipotent des CSM en font de bonnes candidates pour des utilisations en thérapie cellulaire à visée
réparatrice dans le cadre des pathologies osseuses et articulaires.
Le cartilage est un tissu nécessaire au fonctionnement articulaire. Il peut se dégrader à la suite de traumatismes ou au
cours du vieillissement, mais il ne se répare pas, car il n’est ni vascularisé ni innervé. Actuellement, aucune des nombreuses thérapies développées ne permet de régénérer un cartilage suffisamment fonctionnel. Aussi, les espoirs se sont tournés vers la production de cartilage in vitro par ingénierie tissulaire, avec culture. Mais les méthodes de culture ex vivo de ces cellules peuvent entraîner l’acquisition de caractères cytogénétiques anormaux. Dans la technique développée à l’IBO, elles ne sont plus mises en culture.
Les cellules souches mésenchymateuses adultes humaines (CSM), sont quiescentes, inactives. Sous l’action
d’inducteurs spécifiques ou facteurs de croissance, elles sont capables de se différencier en ostéoblaste (os),
chondrocytes (cartilage), …, sous l’action d’inducteurs spécifiques ou facteurs de croissance.
Les Facteurs de Croissance
Sont des protéines produites par les cellules, présentes dans le tissu osseux, et libérées en cas d'ostéolyse ou de
fracture, à action locale. Ce sont :
Clinique
Les premiers travaux exploitant le potentiel thérapeutique des CSMs se sont principalement focalisés sur leurs capacités à promouvoir les réparations structurelles et fonctionnelles de tissus endommagés. Les essais pré-cliniques (Prof S. Slavin, Dr M. Assor) sur l’animal ont montré la capacité des cellules souches autologues à régénérer des tissus comme le cartilage, les ménisques, les tendons et les fractures osseuses.
Les CSM ne sont plus mises en culture dans la technique développée ici, et ne sont pas injectées ou transplantées
seules car inactives. Elles sont mixées et stimulées avec les BMP provenant d’une matrice osseuse déminéralisée : le
BMP permet la différentiation de la CSM en cellules spécialisées chondrocytes (formation de cartilage) ou ostéoblastes (formation d'os). Associées avec les autres facteurs de croissance TGF-ß, contenus dans le produit de centrifugation de la moelle osseuse, ou PRP (Platelet Rich Plasma), ces facteurs de croissance permettent la prolifération des CSM.
Il a été démontré avec cette technique chez l’animal, et dans les premiers résultats chez l’homme, la régénération de
cartilage hyalin naturel, sur un défect ostéocartilagineux du genou, avec preuves histologiques.
Une cellule souche est une cellule indifférenciée capable d’autorenouvellement, de se différencier en cellules matures, et d’assurer ainsi la tenue des organes (tissus) grâce à leur capacité d’autorenouvellement
Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) sont des cellules souches tissulaires multipotentielles (elles donnent un nombre limité de types cellulaires différents),isolées chez l’adulte dans de nombreux tissus, surtout la moelle osseuse, et les tissus adipeux, donnant naissance aux tissus conjonctifs du squelette : os (ostéoblaste), cartilage (chondrocyte), stroma médullaire à différenciation vasculaire, musculaire lisse et adipocytes (tissu graisseux).
Les CSM sont isolées de la couche mononucléaire de la moelle osseuse ou du tissu adipeux, après séparation par
centrifugation, pour enlever les cellules rouges et hématopoïétiques. Le réservoir de CSM dans la moelle osseuse est de 0,01 à 0,001% des cellules mononuclées.
Ce sont des cellules de type fibroblaste de forme allongée ; elles ont la particularité de réagir à des marqueurs différents des cellules hématopoïétiques (globules rouges, blancs, …), et lors des cultures, elles sont adhérentes au plastique de culture cellulaire. Elles forment des colonies de type CFU-F (Colony Forming Unit-Fibroblastic)
Thérapie cellulaire
Le caractère multipotent des CSM en font de bonnes candidates pour des utilisations en thérapie cellulaire à visée
réparatrice dans le cadre des pathologies osseuses et articulaires.
Le cartilage est un tissu nécessaire au fonctionnement articulaire. Il peut se dégrader à la suite de traumatismes ou au
cours du vieillissement, mais il ne se répare pas, car il n’est ni vascularisé ni innervé. Actuellement, aucune des nombreuses thérapies développées ne permet de régénérer un cartilage suffisamment fonctionnel. Aussi, les espoirs se sont tournés vers la production de cartilage in vitro par ingénierie tissulaire, avec culture. Mais les méthodes de culture ex vivo de ces cellules peuvent entraîner l’acquisition de caractères cytogénétiques anormaux. Dans la technique développée à l’IBO, elles ne sont plus mises en culture.
Les cellules souches mésenchymateuses adultes humaines (CSM), sont quiescentes, inactives. Sous l’action
d’inducteurs spécifiques ou facteurs de croissance, elles sont capables de se différencier en ostéoblaste (os),
chondrocytes (cartilage), …, sous l’action d’inducteurs spécifiques ou facteurs de croissance.
Les Facteurs de Croissance
Sont des protéines produites par les cellules, présentes dans le tissu osseux, et libérées en cas d'ostéolyse ou de
fracture, à action locale. Ce sont :
- TGF-ß (nombreux sous-groupes dont BMP) : Transforming Growth Factor-ß
Ils sont présent dans la matrice et les plaquettes ; ils stimulent les MSC, et favorise consolidation et ostéoformation dans un milieu osseux, ou formation de cartilage dans un environnement de cartilage. - BMP (Bone Morphogenetic Protein)
Elles sont présentes dans la matrice osseuse déminéralisée ; 12 types isolées (Famille des TGF-ß)
Clinique
Les premiers travaux exploitant le potentiel thérapeutique des CSMs se sont principalement focalisés sur leurs capacités à promouvoir les réparations structurelles et fonctionnelles de tissus endommagés. Les essais pré-cliniques (Prof S. Slavin, Dr M. Assor) sur l’animal ont montré la capacité des cellules souches autologues à régénérer des tissus comme le cartilage, les ménisques, les tendons et les fractures osseuses.
Les CSM ne sont plus mises en culture dans la technique développée ici, et ne sont pas injectées ou transplantées
seules car inactives. Elles sont mixées et stimulées avec les BMP provenant d’une matrice osseuse déminéralisée : le
BMP permet la différentiation de la CSM en cellules spécialisées chondrocytes (formation de cartilage) ou ostéoblastes (formation d'os). Associées avec les autres facteurs de croissance TGF-ß, contenus dans le produit de centrifugation de la moelle osseuse, ou PRP (Platelet Rich Plasma), ces facteurs de croissance permettent la prolifération des CSM.
Il a été démontré avec cette technique chez l’animal, et dans les premiers résultats chez l’homme, la régénération de
cartilage hyalin naturel, sur un défect ostéocartilagineux du genou, avec preuves histologiques.