Échafaudages imprimés en 3D pour la réparation de la moelle épinière

Plus de 15 millions de personnes dans le monde vivent avec une lésion de la moelle épinière (LME). Aux États-Unis seulement, plus de 300,000 XNUMX personnes souffrent de lésions de la moelle épinière, selon le National Spinal Cord Injury Statistical Center.

Malgré ces chiffres, il n'existe aucun moyen d'inverser les dommages causés par la blessure. Mais compte tenu des effets dévastateurs des lésions médullaires sur les patients et la société, chercheurs et entreprises recherchent activement des traitements efficaces.

Le bilan mondial des lésions de la moelle épinière (LME)

Une lésion de la moelle épinière (LME) est une maladie très invalidante qui limite considérablement la capacité d’une personne à effectuer ses activités quotidiennes. 

Il s’agit d’une lésion de la moelle épinière, une structure nerveuse centrale s’étendant du cerveau jusqu’au bas du dos. En tant que joueur élément clé du système nerveux central, de la moelle épinière porte signaux nerveux entre le cerveau et le corps.

Ce long tube cylindrique fait de tissus passe au centre de notre colonne vertébrale et est protégé par les vertèbres et trois couches de membranes. Cependant, des activités comme les chutes, les accidents de la route et les accidents de moto et d'automobile peuvent endommager la moelle épinière. 

Les hommes sont plus fréquemment touchés par les lésions de la moelle épinière que les femmes.

Selon la manière dont la blessure affecte la moelle épinière et l'emplacement de la blessure, il est organisé dans la colonne cervicale (cou), la colonne thoracique (du haut du dos jusqu'en dessous du nombril), la colonne lombaire (du bas du dos) et la colonne sacrée (des fesses au coccyx).

La moelle épinière humaine comporte au total 31 segments, dont 8 cervicaux, 12 thoraciques, cinq lombaires, cinq sacrés et un coccygien. 

En termes de gravité, la lésion de la colonne vertébrale peut être complète, sans fonction motrice ou sensorielle en dessous du niveau de la lésion, ou incomplète, où certaines fonctions est préservé.

Toute lésion de la moelle épinière peut affecter nos mouvements, nos fonctions et nos sensations. Outre les déficiences physiques, les personnes atteintes de LME peuvent également ressentir des effets secondaires mentaux, émotionnels et sociaux.

Une lésion médullaire grave peut entraîner une paralysie, mais le décès est également possible. Les personnes atteintes de cette affection décèdent souvent prématurément en raison d'un accès insuffisant aux services de santé ou de leur mauvaise qualité. De ce fait, leur taux de mortalité hospitalière est près de trois fois plus élevé dans les pays à revenu faible ou intermédiaire que dans les pays à revenu élevé.

Les personnes atteintes d’une lésion de la moelle épinière risquent également de développer des affections secondaires invalidantes, voire mortelles.

Alors que les enfants atteints de cette pathologie ont moins de chances d'entrer à l'école et, s'ils y sont scolarisés, moins de chances de progresser, les adultes atteints de LME présentent un taux de chômage supérieur à 60 %. Ces faibles taux de scolarisation et de participation économique entraînent donc des coûts individuels et sociétaux importants. 

Des traitements efficaces sont essentiels pour alléger le fardeau mondial des lésions de la moelle épinière.

Traitements révolutionnaires des lésions de la moelle épinière en cours de développement

Les scientifiques autour du monde ont travaillé sur trouver des moyens pour réparer les lésions de la moelle épinière. Des études visant à trouver de nouveaux traitements sont en cours autour du monde, ouvrant la voie à de meilleurs résultats après ces blessures.

Il y a quelques mois à peine, dans une étude révolutionnaire, des chercheurs développé un implant ultra-mince¹ qui se trouve directement sur la moelle épinière et délivre des courants électriques à la partie blessée, imitant les signaux naturels pour stimuler la guérison nerveuse.

Quand testé sur des rats, l'appareil a restauré le mouvement et la sensation tactile sans provoquer d'inflammation ni aucun autre dommage.

« Contrairement à une coupure sur la peau, qui guérit généralement d’elle-même, la moelle épinière ne se régénère pas efficacement, ce qui rend ces blessures dévastatrices et actuellement incurables. »

– Chercheur principal, Dr Bruce Harland, chercheur principal à l'École de pharmacie de Waipapa Taumata Rau, Université d'Auckland

Avec leur implant, l'équipe souhaite changer la donne. À long terme, l'idée est d'en faire « un dispositif médical qui pourrait bénéficier aux personnes atteintes de ces lésions de la moelle épinière qui changent leur vie ».

Dans une autre étude réalisée cette année, les chercheurs ont démontré des taux de récupération impressionnants pour les lésions de la moelle épinière² en combinant la stimulation du nerf vague en boucle fermée (CLV) avec une rééducation individualisée.

Les impulsions électriques sont envoyés au cerveau grâce à un minuscule appareil implanté dans le cou. est chronométré Pour envoyer des impulsions lors des exercices de rééducation. Il a été démontré que la stimulation du nerf vague pendant la kinésithérapie permet de reprogrammer les zones cérébrales endommagées par un AVC et d'améliorer la récupération.

L’étude a en fait servi d’essai clinique, l’implant aidant les participants atteints d’une lésion médullaire cervicale chronique et incomplète à obtenir une amélioration significative de la force des bras et des mains.

S'appuyant sur plus d'une décennie d'efforts en bio-ingénierie et en neurosciences à l'UT Dallas, la dernière approche va maintenant franchir le dernier obstacle à son approbation potentielle par la FDA pour le traitement des déficiences des membres supérieurs dues à une LME.

L'année dernière, une équipe de chirurgiens, de neuroscientifiques et d'ingénieurs de l'Université de Cambridge a également développé des implants « enveloppants » pour traiter les lésions de la moelle épinière³.

Comme son nom l'indique, ce dispositif électronique fin, minuscule et haute résolution enveloppe la moelle épinière, permettant un enregistrement et une stimulation à 360 degrés. Il pourrait également contourner une lésion médullaire complète où la communication aurait été interrompue.

Bien qu'un traitement pour les lésions de la colonne vertébrale soit encore loin, l'appareil peut nous aider à mieux comprendre cette partie sous-étudiée de l'anatomie humaine de manière non invasive et, à son tour, contribuer au développement de mieux thérapies.

Une autre étude utilisant la stimulation électrique pour traiter les lésions de la moelle épinière provient du Royal College of Surgeons d'Irlande (RCSI).

Celui-ci détaillé un implant imprimé en 3D⁴ qui imite la structure de la moelle épinière avec un maillage ultra-mince et électriquement conducteur qui délivre une stimulation ciblée sur les zones endommagées, favorisant la croissance des neurones et des cellules souches.

L'équipe a pu améliorer ses l'efficacité de l'appareil en ajustant la disposition des fibres, ouvrant des possibilités pour application dans la guérison orthopédique, cardiaque et neurologique.

Pendant ce temps, les chercheurs de l’Université Rutgers ont utilisé IA et robotique pour traiter les lésions médullaires. Ils a utilisé la technologie pour formuler des protéines thérapeutiques hautement sensibles, permettant à l'équipe de stabiliser avec succès l'enzyme Chondroïtinase ABC (ChABC), connue pour réduire le tissu cicatriciel résultant d'une LME et favoriser la régénération tissulaire. 

L'enzyme ChABC est extrêmement instable à température corporelle normale (98.6 °C), perdant son activité en quelques heures seulement. Par conséquent, des perfusions répétées à fortes doses sont souvent nécessaires pour maintenir l'effet thérapeutique. Les copolymères synthétiques, quant à eux, peuvent envelopper les enzymes et contribuer à leur stabilisation dans des environnements autrement hostiles.

Les chercheurs ont utilisé la robotique de manipulation de liquides pour synthétiser et tester divers capacité des copolymères pour stabiliser ChABC et maintenir l'activité à 98.6 ° C. Ils ont découvert plusieurs copolymères capables de cela, une combinaison de copolymères conservant 30 % de l'enzyme jusqu'à une semaine, un résultat prometteur pour les patients atteints de LME.

Désormais, les chercheurs de l'Université du Minnesota Twin Cities ont construit un échafaudage imprimé en 3D avec des canaux à micro-échelle qui guident la tige croissance des cellules développement de travail cellules nerveuses. Il favorise la croissance axonale, la maturation cellulaire et formation de réseaux neuronaux.

Cette technique a permis de restaurer avec succès le mouvement chez des rats dont la moelle épinière était sectionnée, promettant de transformer le traitement futur des humains souffrant de lésions de la moelle épinière.

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Échafaudages imprimés en 3D pour la réparation de la moelle épinière

Bien que des progrès significatifs aient été réalisés dans la gestion clinique pour améliorer la qualité de vie des patients, des lésions de la moelle épinière continuent de se produire. Aussi, il n'existe actuellement aucun traitement disponible pour it.

Compte tenu de la complexité des lésions de la moelle épinière, de nouvelles options de traitement seraient les bienvenues et bénéfiques pour les patients atteints de LME.

La nouvelle étude rapporte la transplantation de cellules progénitrices neurales spécifiques à une région (sNPC) être une approche cruciale pour la restauration fonctionnelle. Ces cellules ont été démontré pour établir des connexions fonctionnelles avec les circuits neuronaux dans la zone endommagée. 

Toutefois, en ordre pour maximiser le capacité régénératrice, il est non seulement nécessaire de définir des populations de cellules transplantées et d'administrer des cellules spécifiques à la région endommagée, mais définir le mécanisme d'action de ces cellules est aussi difficile. 

Bien que des études aient montré des avantages fonctionnels de différentes thérapies, elles ne se traduiront pas par une lésion médullaire chronique, car il s'agit principalement de mécanismes neuroprotecteurs dans les blessures aiguës et subaiguës. Il n’y a pas de limite de temps pour le tournoi. Cependant, si vous restez inactif pendant une longue période, vous serez déconnecté de BBO et la partie sera perdue. simplement la nécessité de poursuivre de nouvelles stratégies, comme établir un mécanisme de relais en intégrant des cellules transplantées dans le circuit neuronal. 

Les organoïdes de moelle épinière constituent un substrat idéal pour cette aventure. Après tout, leur structure est très similaire à celle de la moelle épinière. Ici, l’utilisation de la 3D pour la transplantation de cellules souches neurales s’est révélée prometteuse.

Vous ne pouvez pas vraiment injecter des cellules directement dans l’espace de la moelle épinière, car cela ne fournit pas un support structurel suffisant. Ce problème peut être adressé par des échafaudages imprimés en 3D, qui non seulement code soutien structurel mais aussi fournir guidage biologique et mécanique pour le cellules. 

Technologie d'impression 3D ont également montré la capacité de créer des échafaudages chargés de cellules qui peuvent correspondre à la forme de la zone de la lésion, améliorant potentiellement les interactions greffon-hôte après la transplantation. 

L’application d’échafaudages imprimés en 3D sur des organoïdes en est encore à ses balbutiements.

Ainsi, le des chercheurs de l'Université du Minnesota ont créé des échafaudages organoïdes de moelle épinière imprimés en 3D by en utilisant des cellules souches pluripotentes induites humaines (iPSC) dérivées de cellules souches pluripotentes induites humaines (iPSC), qui ont tendance à éviter le rejet immunitaire.

Des études ont démontré que les cellules souches neurales spécifiques régionales dérivées de cellules souches embryonnaires (CSP) peuvent conserver leur spécificité régionale après transplantation. La majorité de ces cellules se différencient en neurones pour remplacer les cellules perdues ou endommagées, reproduisant ainsi le tissu médullaire. 

En ce qui concerne le matériau d'impression des échafaudages, l'équipe s'est tournée vers le silicone, qui est largement utilisé dans les applications médicales.  

Dérivé d'éléments naturels, le silicone est un polymère synthétique c'est connu pour sa haute biocompatibilité et excellente résistance à l'oxydation. Sa perméabilité élevée aux gaz favorise quant à elle la survie des cellules exigeantes en oxygène.

De plus, étant naturellement non dégradable, le silicone est un matériau d'échafaudage idéal pour la croissance de cellules imprimées en organoïdes, car il ne se désagrège pas. L'équipe de recherche a également analysé des échafaudages en silicone dans un environnement de laboratoire contrôlé.

Ainsi, l’équipe a continué à construire des échafaudages organoïdes en silicone de moelle épinière bio-imprimés en 3D pour favoriser la récupération fonctionnelle chez un rat avec une moelle épinière sectionnée. 

Combler le fossé entre l'espoir et la guérison grâce à un cadre fonctionnel

Dans cette nouvelle approche, les chercheurs de l'Université du Minnesota ont combiné la biologie des cellules souches, les tissus cultivés en laboratoire et l'impression 3D pour guérir lésions de la moelle épinière.

Le processus innovant était détaillé dans l'étude intitulée Des échafaudages imprimés en 3D favorisent la formation améliorée d'organoïdes spinaux pour une utilisation en cas de lésion de la moelle épinière⁵, Qui a été publié récemment dans la revue scientifique à comité de lecture Advanced Healthcare Materials.

Avec la nouvelle recherche, le les scientifiques s'attaquent le défi majeur avec la blessure, lequel est la mort des cellules nerveuses et l’incapacité des fibres nerveuses à repousser sur le site de la blessure.

Le cadre unique d'impression 3D qui ils ont créé pour organes cultivés dans le laboratoire, on parle d'échafaudage organoïde. L'échafaudage 3D avec des canaux à micro-échelle a été imprimé couche par couche tandis que les sNPC étaient mettre dans des microcanaux à l'aide d'un système d'impression multi-matériaux basé sur l'extrusion.

Les cellules souches neurales (sNPC) sont des cellules souches humaines programmées spécifiquement pour la moelle épinière, dans le but d'être utilisées pour de futures thérapies de remplacement cellulaire après une lésion médullaire. Ces cellules se divisent et se différencient en types spécifiques de cellules matures. 

Contrairement aux cellules souches neurales dérivées du cerveau, les sNPC s'intègrent dans la moelle épinière de l'hôte et se différencient en neurones, formation les réseaux de neurones essentiel. pour la récupération fonctionnelle et la restauration des connexions au sein des circuits neuronaux existants. 

« Nous utilisons les canaux imprimés en 3D de l'échafaudage pour orienter la croissance des cellules souches, ce qui garantit la croissance des nouvelles fibres nerveuses comme souhaité », explique Guebum Han, premier auteur de l'étude et ancien chercheur postdoctoral en génie mécanique à l'Université du Minnesota, actuellement en poste chez Intel Corporation. « Cette méthode crée un système de relais qui, une fois placé dans la moelle épinière, contourne la zone endommagée. »

Les chercheurs ont testé leur cadre sur des rats pour vérifier sa viabilité. Les échafaudages ont été transplantés chez des rats dont la moelle épinière a été entièrement sectionnée et dont les cellules se sont différenciées avec succès en neurones.

Douze semaines après la transplantation, si la plupart des cellules des structures se sont différenciées en neurones, nombre d'entre elles se sont étendues dans la moelle épinière de l'hôte. Les fibres nerveuses se sont étendues en direction rostrale (vers la tête) et caudale (vers la queue), formant de nouvelles connexions avec les circuits nerveux existants de l'hôte.

Les nouvelles cellules nerveuses se sont progressivement intégrées harmonieusement au tissu médullaire du rat, entraînant une récupération fonctionnelle considérable. Selon Ann Parr, professeure de neurochirurgie à l'Université du Minnesota :

La médecine régénérative a ouvert une nouvelle ère dans la recherche sur les lésions de la moelle épinière. Notre laboratoire est impatient d'explorer le potentiel futur de nos mini-moelles épinières pour une application clinique.

La recherche en est encore à sa phase préliminaire. Malgré ses débuts, elle offre un traitement potentiellement nouveau et transformateur pour les personnes atteintes de lésions de la moelle épinière.

Financée par la Spinal Cord Society, les National Institutes of Health et le programme de subventions de recherche sur les lésions de la moelle épinière et les lésions cérébrales traumatiques de l'État du Minnesota, l'équipe de recherche vise désormais à accroître la production de sa technologie.

De plus, l’équipe continuera à se développer leur combinaison de technologies: sNPC, assemblage d'organoïdes et stratégies d'impression 3D pour de futures applications cliniques.

Investir dans la réparation vertébrale de nouvelle génération

L'une des plus grandes entreprises de dispositifs médicaux au monde, Medtronic plc (MDT + 0.41%), possède une expertise approfondie dans les implants, les interfaces neuronales et les dispositifs approuvés par la FDA.

Elle a également développé des stimulateurs de la moelle épinière et des dispositifs de neuromodulation pour douleur et les troubles du mouvement.

Les appareils de stimulation de la moelle épinière rechargeables (SCS) de la société comprennent Inceptiv et Intellis et le Vanta sans recharge. Ces petits, taille confortable les appareils offrent un soulagement personnalisé de la douleur avec technologie de détection en boucle fermée et ajustements thérapeutiques à base d' position du corps, tout en permettant aux utilisateurs de avons IRM du corps entier.

L'option de traitement sans opioïdes de Medtronic est conçu pour soulager la douleur chronique en délivrant de petites impulsions électriques pour perturber les signaux de douleur avant qu'ils n'atteignent le cerveau.

Medtronic plc (MDT + 0.41%)

Plus tôt cette année, l'entreprise a publié les données d'un an issues de son essai clinique évaluant le stimulateur médullaire en boucle fermée (CL-SCS) d'Inceptiv chez des patients souffrant de douleurs aux jambes et de lombalgies chroniques (LCBP). Les données ont montré des bénéfices en termes d'amélioration de la douleur, de la fonction physique et de la qualité de vie, tout en réduisant la surstimulation.

La fonction en boucle fermée détecte les signaux biologiques uniques de chaque personne et, sur cette base, ajuste la stimulation selon les besoins. 

L'entreprise mondiale de soins de santé basée en Irlande vise à soulager la douleur, à rétablir la santé et à prolonger la vie grâce à ses technologies et thérapies qui traitent 70 problèmes de santé, notamment les pompes à insuline, les dispositifs cardiaques, les outils chirurgicaux, la robotique chirurgicale, les systèmes de surveillance des patients et plus.

Le segment de la cardiologie est l'activité principale de Medtronic, représentant 37 % du chiffre d'affaires, suivi des neurosciences, de la chirurgie médicale et autres, qui implique traitement du diabète.

Avec une capitalisation boursière de 118 milliards de dollars, l'action MDT se négocie actuellement à 92.36 dollars, en hausse de 15.24 % depuis le début de l'année. Son BPA (sur 3.62 mois) s'élève à 25.44 et son PER (sur 3.09 mois) à XNUMX. Medtronic offre également à ses actionnaires un rendement de dividende de XNUMX %.

En ce qui concerne les finances, la plus grande entreprise de technologie médicale au monde en termes de chiffre d'affaires a signalé une augmentation de 8.4 % de son chiffre d'affaires à 8.6 milliards de dollars pour le premier trimestre de l'exercice 2026, qui s'est terminé le 25 juillet 2025.

Son BPA dilué GAAP était de 0.81 $ et son BPA dilué non GAAP était de 1.26 $.

Alors que le PDG Geoff Martha a noté une croissance organique constante des revenus et la force de plusieurs catégories de produits, le directeur financier Thierry Piéton a partagé sa confiance dans l'obtention de résultats encore meilleurs à l'avenir, alors que Medtronic met en œuvre « des gains d'efficacité dans la fabrication, la chaîne d'approvisionnement et les dépenses d'exploitation pour stimuler la croissance des bénéfices et augmenter nos investissements de croissance dans la R&D, les ventes et le marketing.

Ce mois-ci, le fabricant de dispositifs médicaux a annoncé l'arrivée de deux nouveaux administrateurs à son conseil d'administration afin de rechercher des opportunités d'investissement et de stimuler la croissance des bénéfices. Il a également créé un comité de croissance pour soutenir les actions en baisse de performance.

Dernières nouvelles de Medtronic plc (MDT) Actualités et développements boursiers

Conclusion

La lésion de la moelle épinière est une affection neurologique dévastatrice qui peut entraîner une déficience fonctionnelle importante à vie. Elle représente également un fardeau considérable pour les personnes, les familles et les systèmes de santé. Il est donc crucial de trouver un meilleur traitement et, si possible, de réparer ce composant essentiel de notre système nerveux central.

Grâce aux organoïdes, à la bio-ingénierie et à l'impression 3D, les chercheurs s'attaquent à l'un des problèmes les plus complexes de la médecine. Si les thérapies humaines sont encore loin d'être disponibles, une fois déployées à grande échelle et mises en œuvre, ces technologies pourront aider des millions de personnes à se rétablir et à retrouver leur autonomie.

Références:

1. Harland, B., Matter, L., Lopez, S., et al. Le traitement quotidien par champ électrique améliore les résultats fonctionnels après une lésion de la moelle épinière par contusion thoracique chez le rat. Communications Nature, 16, 5372, publié le 26 juin 2025. https://doi.org/10.1038/s41467-025-60332-0
2. Kilgard, MP, Epperson, JD, Adehunoluwa, EA, et al. La stimulation du nerf vague en boucle fermée facilite la récupération après une lésion de la moelle épinière. Nature, 643, 1030–1036, publié le 21 mai 2025. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09028-5
3. Woodington, BJ, Lei, J., Carnicer-Lombarte, A., Güemes-González, A., Naegele, TE, Hilton, S., El-Hadwe, S., Trivedi, RA, Malliaras, GG et Barone, DG Bioélectronique circonférentielle flexible pour permettre l'enregistrement et la stimulation à 360 degrés de la moelle épinière. Science Advances, 10(19), eadl1230, publié le 8 mai 2024. https://doi.org/10.1126/sciadv.adl1230
4. L'impression 3D de micro-mailles électroconductrices à base de MXene dans un échafaudage biomimétique à base d'acide hyaluronique dirige et améliore la stimulation électrique pour les applications de réparation neuronale. Sciences avancées, eadvs.202503454, publié le 15 juillet 2025. https://doi.org/10.1002/advs.202503454
5. Les échafaudages imprimés en 3D favorisent une formation améliorée des organoïdes spinaux pour une utilisation dans les lésions de la moelle épinière. Matériaux de santé avancés, eadhm.202404817, publié le 23 juillet 2025. https://doi.org/10.1002/adhm.202404817