Application des technologies cellulaires pour améliorer l'apparence des cicatrices

La science moderne se caractérise par le développement rapide de plusieurs disciplines connexes, regroupées sous le nom général de « biotechnologie ». Cette branche de la science, fondée sur les dernières avancées en biologie, cytologie, génétique moléculaire, génie génétique et transplantation, vise à exploiter l'énorme potentiel des cellules végétales et animales, unités structurelles de base de tout être vivant. « Une cellule vivante est un réacteur biotechnologique prêt à l'emploi, dans lequel se déroulent non seulement les processus conduisant à la formation du produit final, mais aussi plusieurs autres qui contribuent à maintenir l'activité catalytique du système à un niveau élevé », a déclaré John Woodward en 1992. Les débuts de la science cellulaire remontent à 1665, lorsque le physicien anglais R. Hooke inventa le premier microscope et découvrit des cellules – cellulae (« cellules ») dans un bouchon de liège. En 1829, M. Schleiden et T. Schwann étayèrent la « théorie cellulaire », prouvant que tous les êtres vivants sont constitués de cellules. En 1858, R. Virchow prouva que toutes les maladies sont dues à une perturbation de l'organisation structurale et du métabolisme des cellules. Il devint le fondateur de la « pathologie cellulaire ». Une contribution fondamentale à la science cellulaire fut apportée entre 1907 et 1911 par R. Harrison et AA Maximov, qui démontrèrent la possibilité de cultiver des cellules hors du corps. Leurs travaux montrèrent que pour la culture cellulaire, les tissus animaux et végétaux doivent être mécaniquement séparés en petits morceaux. Pour isoler les cellules, les tissus sont découpés à l'aide d'un couteau tranchant ou d'un microtome en fines sections d'environ 0,5 à 1,0 mm. La séparation physique des cellules est appelée immobilisation. Les cellules isolées sont obtenues par dispersion enzymatique de fragments de plantes ou de tissus. Après broyage aux ciseaux tranchants, les fragments sont traités à la trypsine ou à la collagénase pour obtenir une suspension de cellules individuelles ou de leurs microagrégats dans un milieu spécial. Les gels d'alginate (alginate de calcium) sont largement utilisés pour immobiliser les cellules végétales. Il a été démontré que les cellules végétales et animales immobilisées conservent leur capacité de biosynthèse. Les produits de biosynthèse cellulaire s'accumulent dans les cellules et leur expression se produit soit spontanément, soit grâce à des substances spécifiques favorisant la perméabilité des membranes cellulaires.

La culture de cellules animales est un processus beaucoup plus complexe que la culture de cellules végétales. Elle nécessite un équipement moderne et spécifique, une technologie de pointe, la présence de divers milieux et des facteurs de croissance conçus pour préserver la viabilité des cellules et les maintenir dans un état d'activité fonctionnelle élevée. Il a été constaté que la plupart des cellules de tissus solides, tels que les tissus rénaux, hépatiques et cutanés, sont dépendantes de la surface; elles ne peuvent donc être cultivées in vitro que sous forme de fines feuilles ou de monocouches directement liées à la surface du substrat. La durée de vie, la prolifération et la stabilité fonctionnelle des cellules obtenues par dispersion enzymatique de tissus dépendent largement du substrat sur lequel elles sont cultivées. On sait que toutes les cellules obtenues à partir de tissus de vertébrés ont une charge de surface négative; les substrats chargés positivement conviennent donc à leur immobilisation. Les cellules isolées obtenues directement à partir de tissus entiers peuvent être maintenues immobilisées en culture primaire tout en conservant une spécificité et une sensibilité élevées pendant 10 à 14 jours. Les cellules immobilisées dépendantes de la surface jouent aujourd'hui un rôle majeur en biologie, notamment en recherche clinique. Elles sont utilisées pour étudier les cycles de développement cellulaire, la régulation de leur croissance et de leur différenciation, ainsi que les différences fonctionnelles et morphologiques entre cellules normales et tumorales. Les monocouches de cellules immobilisées sont utilisées dans les biotests pour la détermination quantitative de substances biologiquement actives, ainsi que pour étudier l'effet de divers médicaments et toxines sur ces dernières. Les médecins de toutes spécialités manifestent un vif intérêt pour la cellule en tant qu'agent thérapeutique depuis des décennies. Les technologies cellulaires évoluent actuellement rapidement dans cette direction.

Les débuts de la thérapie tissulaire et cellulaire sont associés au nom du célèbre scientifique russe V.P. Filatov, qui, en 1913, posa les bases de la théorie de la thérapie tissulaire en étudiant les résultats de greffes de cornée de donneurs sains sur des patients atteints de cataracte. En travaillant sur des greffes de cornée, il découvrit qu'une cornée conservée au froid pendant 1 à 3 jours à une température comprise entre -2 et 4 °C s'enracinait mieux qu'une cornée fraîche. Ainsi, la propriété des cellules à sécréter des substances dans des conditions défavorables, stimulant les processus vitaux des tissus transplantés et les processus de régénération des tissus du receveur, a été mise en évidence. Les tissus et les cellules séparés de l'organisme sont soumis à un stress, c'est-à-dire à une activité vitale ralentie. La circulation sanguine s'arrête, et donc la nutrition. La respiration tissulaire est extrêmement difficile, l'innervation et le trophisme sont perturbés. Dans un nouvel état qualitatif, s'adaptant à de nouvelles conditions d'existence, les cellules produisent des substances spécifiques aux propriétés médicinales. Ces substances, de nature non protéique, ont été appelées stimulants biogènes par V.P. Filatov. Il a établi, avec V.V. Skorodinskaya, que le matériel animal et végétal peut être autoclavé librement à 120 °C pendant une heure après avoir été conservé dans des conditions défavorables. Non seulement il ne perd pas son activité, mais au contraire, il l'augmente, ce qui s'explique par la libération de stimulants biologiques par les tissus conservés. De plus, ils perdent leurs propriétés antigéniques, ce qui réduit considérablement le risque de rejet. Le matériel stérile conservé a été introduit dans l'organisme par implantation (plantation) sous la peau ou sous forme d'injections d'extraits, avec des résultats satisfaisants. Il a également été découvert que les tissus fœtaux contiennent une quantité significativement plus importante de substances biologiquement actives que les tissus adultes, et que certains facteurs ne sont présents que dans les embryons. Les tissus fœtaux inoculés ne sont pas perçus comme étrangers par l'organisme du receveur en raison de l'absence de protéines responsables de la spécificité de l'espèce, du tissu et de l'individu (protéines du complexe majeur d'histocompatibilité) dans les membranes cytoplasmiques. Par conséquent, l'inoculation de tissus fœtaux animaux dans l'organisme humain ne déclenche pas de mécanismes de protection immunitaire ni de réactions d'incompatibilité et de rejet. VP Filatov utilisait largement le placenta et la peau humains dans sa pratique médicale. Les traitements comprenaient 30 à 45 injections d'extraits tissulaires et 1 à 2 implantations de tissus autoclavés.

Ayant débuté ses recherches sur des tissus et cellules humains et animaux, il a transposé ses généralisations au monde végétal. Menant des expériences sur des parties vivantes de plantes (aloès, plantain, agave, fanes de betterave, millepertuis, etc.), il a créé des conditions défavorables pour leur développement, plaçant les feuilles coupées dans un endroit sombre, car la plante a besoin de lumière pour ses fonctions vitales. Il a également isolé des stimulants biogènes de la boue et de la tourbe des estuaires, car la boue et la tourbe se forment avec la participation de la microflore et de la microfaune.

La thérapie tissulaire a connu un nouveau développement à la fin des années 70, lorsque les connaissances et l'expérience accumulées au fil des décennies ont permis d'utiliser des tissus et cellules animaux et végétaux à un niveau qualitativement nouveau pour soigner les humains et prolonger leur longévité active. Ainsi, dans certaines cliniques nationales et étrangères, des femmes en ménopause physiologique, atteintes d'un syndrome climatérique ou ayant subi une ovariectomie, ont commencé à suivre une thérapie tissulaire à base de tissus fœtaux du placenta, de l'hypothalamus, du foie, des ovaires, du thymus et de la thyroïde afin de ralentir le vieillissement, le développement de l'athérosclérose, de l'ostéoporose et des dysfonctionnements des systèmes immunitaire, endocrinien et nerveux. Dans l'une des cliniques de gérontocosmétologie les plus prestigieuses d'Europe occidentale, des injections d'extraits de tissus fœtaux de gonades de bélier sont utilisées à ces mêmes fins depuis plusieurs décennies.

Dans notre pays, les traitements biostimulants ont également trouvé une large application. Jusqu'à récemment, des injections d'extraits de placenta, d'aloès, de kalanchoé, de sedum major (biosed), de FiBS, de distillat de péloïde, de péloïdine, de tourbe et d'humisol, préparés selon la méthode de V.P. Filatov, étaient prescrites aux patients atteints de diverses maladies. Aujourd'hui, il est quasiment impossible de se procurer en pharmacie ces préparations tissulaires locales, très efficaces et peu coûteuses, d'origine animale, végétale et minérale.

L'obtention de diverses préparations biogéniques à partir de tissus et d'organes humains importés, telles que le rumalon (issu du cartilage et de la moelle osseuse), l'actovegin (issu du sang de veau), le solcoseryl (extrait de sang de bovin), ainsi que des préparations locales – corps vitré (issu du corps vitré de l'œil de bovin), kérakol (issu de la cornée de bovin), splénine (issu de la rate de bovin), épithalamine (issu de la région épithalamo-épiphysaire) – repose également sur les recherches de V.P. Filatov. La propriété commune de toutes les préparations tissulaires est leur effet général sur l'organisme dans son ensemble. Ainsi, la « Thérapie tissulaire » de l'académicien V.P. Filatov a constitué la base des développements et orientations les plus récents en chirurgie, immunologie, obstétrique-gynécologie, gérontologie, combustiologie, dermatologie et cosmétologie liés à la cellule et à ses produits de biosynthèse.

Le problème de la transplantation de tissus préoccupe l'humanité depuis l'Antiquité. Ainsi, le papyrus Ebers, daté de 8 000 ans avant J.-C., mentionne déjà le recours à la transplantation de tissus pour compenser des défauts dans certaines zones du corps. Le « Livre de la Vie » du scientifique indien Sushruta, qui vécut 1 000 ans avant J.-C., décrit en détail la restauration du nez à partir de la peau des joues et du front.

Le besoin de peau de donneur a augmenté proportionnellement à l'augmentation du nombre de chirurgies plastiques et reconstructives. À cet égard, la peau cadavérique et fœtale a commencé à être utilisée. Il était nécessaire de préserver les ressources en donneurs et de trouver des moyens de remplacer la peau humaine par des tissus animaux, ainsi que diverses options de modélisation cutanée. C'est dans cette direction que les scientifiques ont travaillé lorsqu'en 1941, P. Medovar a démontré pour la première fois la possibilité fondamentale de la croissance des kératinocytes in vitro. L'étape importante suivante dans le développement des technologies cellulaires a été le travail de Karasek M. et Charlton M., qui ont réalisé en 1971 la première transplantation réussie de kératinocytes autologues issus d'une culture primaire sur des plaies de lapin, en utilisant du gel de collagène comme substrat pour la culture de CC, ce qui a amélioré la prolifération cellulaire en culture. J. Rheinvvald. H. Green. ont développé une technologie de culture en série de grandes quantités de kératinocytes humains. En 1979, Green et ses co-auteurs ont découvert les perspectives de l'utilisation thérapeutique de la culture de cellules de kératinocytes dans la restauration de la peau dans les cas de brûlures étendues, après quoi cette technique, constamment améliorée, a commencé à être utilisée par les chirurgiens dans les centres de brûlés à l'étranger et dans notre pays.

L'étude des cellules vivantes a révélé que celles-ci produisent non seulement des stimulateurs biogéniques d'origine non protéique, mais aussi un certain nombre de cytokines, de médiateurs, de facteurs de croissance et de polypeptides, qui jouent un rôle important dans la régulation de l'homéostasie de l'organisme. Diverses cellules et tissus contiennent des biorégulateurs peptidiques, dotés d'un large spectre d'action biologique et coordonnant les processus de développement et de fonctionnement des systèmes multicellulaires. L'ère de la culture cellulaire comme agent thérapeutique a commencé. Dans notre pays, la transplantation de suspensions de fibroblastes et de couches multicouches de kératinocytes a été adoptée en combustiologie ces dernières décennies. Cet intérêt croissant pour la transplantation de cellules cutanées chez les patients brûlés s'explique par la nécessité de cicatriser rapidement de larges surfaces brûlées et par la pénurie de peau donneuse. La possibilité d'isoler des cellules à partir d'un petit fragment de peau capable de recouvrir une plaie 1 000, voire 10 000 fois plus grande que la surface de la peau donneuse s'est avérée très intéressante et importante pour la combustiologie et les patients brûlés. Le pourcentage de greffe de kératinocytes varie de 71,5 à 93,6 % selon la zone brûlée, l'âge et l'état de santé du patient. L'intérêt pour la transplantation de kératinocytes et de fibroblastes est lié non seulement à la possibilité de fermer rapidement une lésion cutanée, mais aussi au puissant potentiel biologiquement actif de ces greffes pour améliorer l'aspect des tissus obtenus. La néovascularisation, la réduction de l'hypoxie, l'amélioration du trophisme et la maturation accélérée des tissus immatures constituent la base morpho-fonctionnelle de ces changements positifs, dus à la libération de facteurs de croissance et de cytokines par les cellules transplantées. Ainsi, grâce à l'introduction de technologies cellulaires innovantes pour la transplantation de couches multicellulaires de kératinocytes et de fibroblastes autologues et allogéniques sur de grandes surfaces de plaies, les combustiologues ont pu non seulement réduire la mortalité des brûlés présentant un pourcentage élevé de lésions cutanées, mais aussi améliorer qualitativement le tissu cicatriciel qui se forme inévitablement au niveau des brûlures de degrés IIb, IIIa et b. L'expérience des combustiologues obtenue dans le traitement des surfaces de plaies chez les patients brûlés a suggéré l'idée d'utiliser la méthode Green déjà modifiée dans la pratique dermato-chirurgicale pour diverses pathologies cutanées et cosmétiques (ulcères trophiques, vitiligo, nævus, épidermolyse bulleuse, détatouage, changements cutanés liés à l'âge et pour améliorer l'apparence des cicatrices).

L'utilisation de kératinocytes allogéniques en chirurgie, combustiologie et dermatocosmétologie présente de nombreux avantages par rapport aux kératinocytes autologues: le matériel cellulaire peut être préparé à l'avance en quantité illimitée, conservé et utilisé si nécessaire. On sait également que les kératinocytes allogéniques ont une activité antigénique réduite, car cultivés in vitro, ils perdent les cellules de Langerhans, porteuses des antigènes du complexe HLA. L'utilisation de kératinocytes allogéniques est également étayée par le fait qu'ils sont remplacés par des cellules autologues après transplantation, selon divers auteurs, dans un délai de 10 jours à 3 mois. À cet égard, des banques de cellules ont été créées dans de nombreux pays, permettant d'obtenir des greffes de cellules en quantité et au moment opportun. De telles banques existent en Allemagne, aux États-Unis et au Japon.

L'intérêt pour l'utilisation des technologies cellulaires en dermatocosmétologie s'explique par le puissant potentiel bioénergétique et informationnel des « compositions cellulaires », permettant d'obtenir des résultats thérapeutiques qualitativement inédits. Les autokines sécrétées par les cellules transplantées (facteurs de croissance, cytokines, monoxyde d'azote, etc.) agissent principalement sur les fibroblastes de l'organisme, augmentant leur activité de synthèse et de prolifération. Ce fait est particulièrement intéressant pour les chercheurs, car le fibroblaste est une cellule clé du derme, dont l'activité fonctionnelle détermine l'état de toutes les couches de la peau. Il est également connu qu'après une lésion cutanée par cautérisation, laser, aiguille ou autres instruments, la peau se régénère en précurseurs de fibroblastes provenant de la moelle osseuse, du tissu adipeux et des péricytes capillaires, ce qui contribue au « rajeunissement » du pool cellulaire. Ils commencent activement à synthétiser du collagène, de l'élastine, des enzymes, des glycosaminoglycanes, des facteurs de croissance et d'autres molécules biologiquement actives, ce qui conduit à une hydratation et une vascularisation accrues du derme, améliorant sa résistance,