Un hydrogel injectable à base de fibroïne (une protéine) de soie et d’un composé végétal anti-inflammatoire et antioxydant a permis une fermeture complète de plaies sur un modèle in vitro en seulement 72 heures. Le composé végétal aurait notamment renforcé le réseau de l’hydrogel, offrant une stabilité mécanique accrue sans altérer la fibroïne de soie. Il pourrait constituer une piste intéressante pour la réparation des tissus mous et difficiles d’accès à l’aide de techniques mini-invasives.
Les biomatériaux jouent un rôle clé dans le développement des thérapies régénératives, en permettant le développement de systèmes injectables pouvant s’adapter aux microenvironnements biologiques complexes et stimulant la régénération cellulaire de manière peu invasive.
Parmi les matériaux proposés figurent les hydrogels injectables, dont la structure tridimensionnelle est comparable à la matrice extracellulaire. Combinée à leur flexibilité, leur perméabilité, leur porosité ainsi qu’à une excellente biocompatibilité, cette structure leur permet d’offrir de nombreux avantages pour la régénération des tissus mous.
Cependant, les matériaux proposés jusqu’ici présentent certaines limites telles qu’une bioactivité et une stabilité mécanique réduites. Des chercheurs du Terasaki Institute for Biomedical Innovation (TIBI), en Californie, ont mis au point un hydrogel à base de fibroïne de soie et de puérarine, un composé extrait de la racine de kudzu, pour accélérer la cicatrisation des tissus mous. Les résultats, détaillés dans la revue ACS Omega, montrent des résultats encourageants pour la réparation tissulaire.
La fibroïne de soie renforcée par un composé végétal
La fibroïne utilisée par l’équipe du TIBI est extraite de la soie du ver du bombyx du mûrier (Bombyx mori). Cette protéine a suscité un grand intérêt dans la bioingénierie en tant que matrice pour hydrogel, notamment en raison de sa biocompatibilité et de sa biodégradabilité, ainsi que de ses propriétés mécaniques modulables et de sa capacité à favoriser l’adhésion, la prolifération et la différenciation cellulaires.
Malgré ces caractéristiques, les hydrogels à base de fibroïne ont une faible résistance mécanique, ce qui limite leur utilisation pour la réparation ou la régénération des tissus mous. Pour surmonter cette limite, les chercheurs de l’étude proposent la puérarine de kudzu ou puéraire hirsute (Pueraria montana), une plante à fleur originaire d’Asie.
Mis à part ses propriétés anti-inflammatoires et antioxydantes, la puérarine participerait au renforcement du réseau de l’hydrogel grâce à des propriétés anto-gélifiantes. Pour tester leur hydrogel, les chercheurs ont testé cinq formulations différentes avec des concentrations croissantes de puérarine allant de 1 % à 5 %, associées à une concentration fixe de fibroïne de soie.
Résumé graphique de l’étude. © Bruna V. Quevedo
Un hydrogel injectable qui accélère la fermeture des plaies in vitro
Les résultats ont révélé que la puérarine renforçait comme prévu le réseau d’hydrogel par liaisons hydrogène, sans altérer la structure de la fibroïne. Plus les concentrations de puérarine étaient élevées, plus les réseaux internes de l’hydrogel devenaient denses, conférant au matériau une stabilité mécanique accrue. Le matériau pouvait également s’écouler sous une légère pression à travers une fine aiguille de calibre 27 et retrouver sa structure gélatineuse après injection.
Lors de tests in vitro consistant à exposer des cellules cutanées humaines à l’hydrogel, les cellules ont présenté une viabilité supérieure à 95 % dès le premier jour. Dans ce modèle de fermeture de plaie in vitro, les tissus cutanés lésés cultivés avec le matériau ont présenté une fermeture complète en 72 heures pour toutes les formulations testées. La concentration la plus élevée de puérarine a toutefois permis une fermeture d’environ 60 % dès les premières 24 heures et aucun signe de toxicité n’a été observé.
« Ce qui nous a le plus enthousiasmés, c’est de constater une fermeture complète des plaies avec toutes les formulations en 72 heures. Ce résultat, combiné à la capacité du matériau à être injecté à travers une aiguille fine, suggère une réelle pertinence clinique pour les applications sur les tissus mous », a déclaré Bruna V. Quevedo, chercheuse invitée au TIBI et auteure principale de l’étude, dans un communiqué.
Ces résultats suggèrent que le matériau pourrait, à terme, être utilisé pour le traitement des lésions des tissus mous et des plaies chroniques et difficiles d’accès. Des travaux et des essais complémentaires sur des modèles animaux seront toutefois nécessaires afin d’évaluer l’efficacité de l’hydrogel dans des conditions physiologiques réelles.
