Comportement de préostéoblastes en présence d'un système de libération de facteurs de croissance inclus dans une matrice combinant un gel de collagène de type I et des microsphères bioactives 45S5 bioglass [marque déposée]

Abstract

Les microsphères bioactives 45S5 Bioglass [marque déposée] et les protéines morphogénétiques osseuses (BMPs) peuvent induire la différenciation des ostéoblastes. La protéine morphogénétique osseuse recombinante humaine de type 2 (rhBMP-2) est actuellement la BMP la plus souvent utilisée dans les systèmes de libération de facteurs de croissance (FCs). Approuvés par la Food and Drug Administration des États-Unis (FDA), la rhBMP-2, le collagène de type I et les microsphères bioactives sont déjà employés en applications cliniques pour la réparation de certaines fractures osseuses. Récemment, des études ont démontré que la BMP-9 a un potentiel ostéogénique supérieur à celui de la BMP-2. Ainsi, la présente étude compare le comportement de préostéoblastes MC3T3-E1 stimulés par la rhBMP-2 ou par un peptide dérivé de la BMP-9 (pBMP-9). De plus, la différenciation des cellules est analysée en présence d'un système de libération de la rhBMP-2 ou du pBMP-9 inclus dans une matrice combinant un gel de collagène extrait de tendons de queues de rats et des microsphères bioactives.Les différents composants du système de libération ont tout d'abord été caractérisés afin de connaître leurs propriétés.Les analyses ont démontré que le collagène extrait est majoritairement de type I et que les microsphères ont un diamètre moyen de 25 ?m. Ensuite, l'influence de la rhBMP-2 ou du pBMP-9 a été analysée sur la différenciation des cellules. Après 1 jour en contact direct avec les cellules, le pBMP-9 (400 ng/mL) induit une différenciation 25% supérieure à celle observée pour la rhBMP-2 (100 ng/mL). Après vérification de la diffusion effective de la rhBMP-2 dans le système de libération, le comportement des cellules a été étudié. Après 5 jours, le pBMP-9 induit une plus grande différenciation comparativement au rhBMP-2. De plus, les microsphères bioactives augmentent l'effet induit par les BMPs. Puisque les préostéoblastes sécrètent des métalloprotéinases matricielles (MMPs) qui peuvent dégrader le collagène, la production des MMPs en présence du système de libération a aussi été étudiée. La MMP-2 est la principale MMP observée dans le système étudié. L'utilisation combinée du pBMP-9 et des microsphères bioactives induit moins de MMP-2 que la rhBMP-2 ou le contrôle au jour 3. Ainsi, un système de libération combinant un gel de collagène de type I, du pBMP-9 et des microsphères bioactives constitue un système prometteur pour la régénération osseuse. Par ailleurs, les microsphères bioactives ont été fonctionnalisées en vue d'applications permettant d'encapsuler le pBMP-9 dans des liposomes pour augmenter son efficacité à plus long terme.