Okoro PD, Frayssinet A, De Oliveira S, Rouquier L, Miklosic G, D’Este M, Potier E, Hélary C.
Biomater Sci. 2023 Oct 23. ahead of print.
Basés sur l’injection de cellules souches dans le Nucleus Pulposus (NP), les nouveaux traitements pour la régénération des disques intervertébraux (DIV) dégénérés ont été décevants en raison de la fuite ou de la différenciation inappropriée des cellules injectées. Dans cette étude, nous avons émis l’hypothèse que les cellules stromales mésenchymateuses encapsulées dans des hydrogels injectables possédant des propriétés physico-chimiques adéquates se différencieraient en cellules semblables à celles du NP. Des hydrogels composites composés de collagène de type I et d’acide hyaluronique substitué par de la tyramine (THA) ont ainsi été préparés pour imiter les propriétés physico-chimiques des NP. Des cellules stromales mésenchymateuses dérivées de la moelle osseuse humaine (BM-MSC) ont été encapsulées dans ces hydrogels et cultivées dans un milieu de prolifération (contenant 10 % de sérum bovin fœtal) ou de différenciation (contenant du GDF5 et du TGFβ1) pendant 28 jours.
Contrairement au collagène pur, les hydrogels composites collagène/THA étaient stables pendant 28 jours de culture. Dans le milieu de prolifération, la viabilité cellulaire dans les hydrogels de collagène pur était élevée, tandis que celle des hydrogels composites et des hydrogels de THA pur était plus faible en raison d’une adhésion cellulaire plus faible. Néanmoins, les BM-MSC ont proliféré dans tous les hydrogels. Dans les hydrogels composites, les cellules présentaient une morphologie arrondie similaire à celle des cellules NP. Le milieu de différenciation n’a pas eu d’impact sur la stabilité de l’hydrogel et la morphologie des cellules, mais a eu un impact négatif sur la viabilité des cellules dans les hydrogels de collagène pur. Une teneur élevée en THA dans les hydrogels a favorisé l’expression génétique des marqueurs de NP tels que le collagène II, l’aggrécan, le SOX9 et la cytokératine 18 au 28e jour. Le milieu de différenciation a potentialisé cet effet avec une expression plus précoce et plus élevée de ces marqueurs du NP. Dans l’ensemble, ces résultats montrent que les propriétés physico-chimiques des hydrogels composites collagène/THA et le GDF5/TGFβ1 agissent en synergie pour promouvoir la différenciation des BM-MSC en cellules de type NP.