Développé par des chercheurs américains, il est beaucoup plus solide que le cartilage naturel et trois fois plus résistant à l’usure.
Ceux qui souffrent de pathologies affectant les cartilages articulaires, et notamment celui du genou, savent bien à quel point il est difficile de vivre avec des douleurs, des gonflements et des difficultés de mouvement. Dans certains cas, ces symptômes résultent de l’usure progressive du cartilage, une affection connue sous le nom d’arthrose qui touche près d’un adulte sur six dans le monde, pour laquelle les options de traitement actuelles comprennent les pharmacothérapies, la physiothérapie et la chirurgie. Pour ceux qui veulent éviter de remplacer toute l’articulation, cependant, il pourrait bientôt y avoir une autre option, développée par une équipe de recherche de l’Université Duke à Durham, en Caroline du Nord, qui a créé le premier substitut de cartilage à base d’hydrogel avec des propriétés similaires à celles de cartilage naturel.
Les hydrogels sont des matériaux souples et doux, et ont déjà été considérés comme une alternative potentielle au cartilage naturel. Cependant, jusqu’à présent, ces matériaux se sont révélés trop fragiles pour pouvoir supporter un poids élevé, limitant leur utilisation éventuelle. L’hydrogel développé par les chercheurs de l’Université de Duke, en revanche, s’est révélé beaucoup plus solide que le cartilage naturel et trois fois plus résistant à l’usure, grâce à un procédé de fabrication innovant. Pour le fabriquer, l’équipe a utilisé des fibres de cellulose et les a imprégnées d’un polymère appelé alcool polyvinylique, une substance collante et visqueuse qui permet au matériau de retrouver sa forme d’origine.
Comme mentionné, les chercheurs ont également développé un nouveau procédé de fabrication, par lequel au lieu de congeler puis de décongeler pour produire des cristaux dans le gel – comme c’est le cas avec la plupart des hydrogels – ils ont utilisé un traitement thermique appelé recuit pour favoriser la formation d’un plus grand nombre de cristaux au sein du réseau polymère. En augmentant la teneur en cristaux, les chercheurs ont pu produire un gel capable de résister à cinq fois plus de stress lors de la traction et de presque deux fois la compression que les méthodes de congélation-décongélation. La résistance accrue a également aidé à résoudre un deuxième défi de conception, qui consistait à fixer l’hydrogel au joint avec suffisamment de force pour l’empêcher de se desserrer ou de glisser.
Les premiers implants fabriqués à partir de ce matériau sont actuellement en phase d’essais précliniques et, si tout se passe comme prévu, les essais sur l’homme devraient commencer en avril 2023, comme l’explique le professeur Benjamin Wiley de l’Université Duke qui a dirigé la recherche avec l’ingénieur Ken Gall.
L’approche de la production, précisent les chercheurs dans une étude publiée dans la revue Avancées des matériaux fonctionnels, a permis d’obtenir un hydrogel avec une résistance à la traction de 51 mégapascals (MPa) et une résistance à la compression de 98 MPa. Par rapport au cartilage naturel, cela se traduit par une résistance à la traction supérieure de 26 % et une résistance à la compression supérieure de 66 %.
Dans un autre test, les chercheurs ont utilisé une machine pour évaluer l’usure du cartilage artificiel qui frotte contre le cartilage naturel un million de fois, avec une pression similaire à celle exercée dans un genou, montrant que l’hydrogel est trois fois plus résistant que le cartilage naturel. « Sa force est vraiment hors du commun – a commenté Wiley -. Parce que l’hydrogel imite la nature lisse, glissante et pâteuse du cartilage naturel, il protège également les autres surfaces articulaires du frottement lorsqu’elles frottent contre l’implant.« .
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