Recherche

3 questions à Emmanuel Pauthe sur les nanofilms poreux, une découverte prometteuse

Emmanuel Pauthe a participé à une découverte prometteuse pour les dispositifs médicaux de demain

Professeur au département de biologie de l’université de Cergy-Pontoise, Emmanuel Pauthe est membre du laboratoire Errmece (Équipe de recherche sur les relations matrice extracellulaire – cellules). Il a été accueilli de 2009 à 2011 à l’université Yale, où il a mené une recherche liée à l’innovation en science des biomatériaux. Les résultats de ces travaux, initiés et dirigés avec le Professeur Paul Van Tassel de Yale, ont été récemment publiés dans la très prestigieuse revue Advanced Functional Material. Connie Wu et Seyma Aslan (étudiantes de Yale) et le Dr. Adeline Gand (jeune MCF à ERRMECe) sont auteures et associées à ce travail de recherche.

Quelle était la problématique sur laquelle vous avez travaillé ?

Les biomatériaux de nouvelle génération, en particulier ceux destinés à être implantés dans le corps (comme les prothèses osseuses, les implants dentaires ou encore les« Stents »-tuteur vasculaire- ) nécessitent un film très mince (de quelques nanomètres d’épaisseur -1 nanomètre = 1 milliardième de mètre = 10-9 m-).
Ce nanofilm va optimiser les propriétés de l’implant, en servant de réservoir à des éléments bioactifs. Ils vont aider à la bonne intégration de l’implant en venant « nourrir » les cellules environnantes qui vont reformer du tissu sain autour de la prothèse. Mais pour assurer une bonne adhésion des cellules, le film dont également être rigide. Or le film contenant les éléments bioactifs qui est déposé sur l’implant est fait de molécules « molles ». Il faut donc le rigidifier.
Avec la technique classique de fabrication du nanofilm, on améliore la rigidité en créant des liaisons fortes entre les polymères (composés de macromolécules ou très grandes molécules)  qui composent le film. Mais ce faisant, on bloque le bon fonctionnement des principes actifs. La création des liaisons de rigidification intervenant après celle d’intégration des éléments actifs, ces derniers perdent alors leur efficacité. C’est là que se situait notre problème, car il faut offrir aux cellules cette double propriété.

Quelle a été la solution nouvelle proposée par votre équipe ?

La solution que nous avons proposée a été d’introduire dans le film, à la place des éléments actifs, des nanoparticules neutres destinées à être sacrifiées. On dépose sur notre prothèse le nanofilm souple contenant ces nanoparticules. On procède ensuite normalement à l’étape de rigidification en créant les liaisons dans les polymères. Puis on détruit les nanoparticules neutres, qui vont laisser dans notre nanofilm des emplacements vides, comme des trous dans du gruyère. Ces espaces peuvent alors servir pour accueillir, sans les abimer, les éléments actifs favorisant l’intégration de l’implant.
 

Quelle application cette découverte peut-elle avoir ?

Pour le moment, nous en sommes à l’étape de la démonstration de faisabilité de de film mince qui soit à la fois poreux et rigide. Nous allons maintenant tenter de faire avancer le projet en parallèle dans les 3 universités partenaires.
A Yale, l’équipe en place travaille à l’optimisation des propriétés mécaniques et physiques du film. Ici, au laboratoire Errmece de Cergy-Pontoise, avec la contribution de Diane Chacon (étudiante) et du Dr. Mathilde Hindié (ingénieur de recherche), nous allons travailler sur l’utilisation de nos films pour la libération d’un élément bioactifs important pour la régénération osseuse.
Nous espérons faire rapidement des tests in vitro et in vivo avec des substituts osseux bioactivés grâce à nos nanofilms poreux. Notre partenariat privilégié avec le laboratoire de Biomécanique et Biomatériaux Ostéo-Articulaires du CNRS - UMR 7052 facilitera cette partie du projet. Enfin, ces films pourront être aussi utilisés dans le cadre de la collaboration avec l’Université Laval, au Québec, avec qui nous travaillons sur la bioactivation de stents coronariens.
C’est une recherche prometteuse car le grand intérêt de ces films minces obtenus à façon, est leur universalité. Il est quasiment possible de les "coller" sur n’importe quel type de matériau servant dans un dispositif médical utilisé pour améliorer la qualité de vie des patients.