Le GDR Mécanotransduction
Le contour du GDR est ciblé sur la mécanotransduction : génèse, dégradation et réparation des tissus biologiques. Cette thématique fait appel à des notions de Biologie, Mécanique, Imagerie, Clinique ce qui par essence favorise les approches pluridisciplinaires.
Contexte
De nombreuses observations cliniques mettent en évidence les complexités rhéologique, structurale et physiologique du tissu osseux dans ses processus de modelage et remodelage lors de la croissance et du vieillissement mais plus particulièrement dans certains cas pathologiques (ostéoporose, ostéogénèse imparfaite, maladie de Paget, métastases osseuses, etc.) et de réparation du tissu osseux suite à un traumatisme ou une reconstruction. Ce dernier cas se traduit généralement par l'implantation d'un biomatériau de renforcement ou de comblement pour suppléer l'organe ou l'articulation endommagée, voire les remplacer. L'implantation pourra être temporaire (fracture) ou permanente (prothèse).
En génie tissulaire, la compréhension des phénomènes de remodelage osseux lors de la réparation osseuse ou lors du vieillissement nécessite de modéliser le matériau osseux à tous ses niveaux structuraux. En effet, ce tissu est un composite minéralisé multi-échelles. Sa complexité structurale et multiphasique rend difficile la compréhension des interactions entre éléments cellulaires, microstructure, contenu minéral et propriétés mécaniques. Généralement, les matériaux biologiques sont observés et décrits comme des systèmes hautement hiérarchisés dont les caractéristiques mécaniques globales sont étroitement liées à l'environnement mécanique et aux propriétés locales des sous-structures. A l'échelle cellulaire, la relation entre le remodelage osseux et les contraintes mécaniques appliquées passe par le mécanisme de mécanotransduction de ces sollicitations en activité cellulaire de résorption ou d'apposition qui reste encore peu expliqué.
D'un point de vue scientifique, la compréhension de ces mécanismes nécessite de mettre en place une approche pluridisciplinaire originale regroupant des cliniciens, des mécaniciens et des biologistes pour faire émerger des compétences nouvelles en ingénierie tissulaire. Sur cette thématique, et afin de répondre à un besoin sociétal lié aux problèmes du vieillissement de la population, un groupement de recherche CNRS (GdR) a été créé. Le périmètre scientifique de ce GDR est restreint à l'étude des mécanismes impliqués dans l'évolution temporelle du tissu osseux aux échelles microscopiques et nanoscopiques, le thème principal étant le remodelage osseux du fondamental aux applications thérapeutiques.
L'ambition est d'étudier de manière exhaustive les mécanismes physiques impliqués dans l'évolution du tissu osseux, que ce soit lors du remodelage sous l'action de contraintes mécaniques ou au contact d'implants orthopédiques. Ces questions, essentielles quand il s'agit de traiter des patients ostéoporotiques ou de remplacer de façon durable des articulations déficientes, restent largement ouvertes. Elles touchent à des domaines tels que la biomécanique, la science des matériaux, la physique des surfaces et la biologie cellulaire. Il nous semble donc indispensable de couvrir les besoins du domaine en recherche fondamentale dans les domaines scientifiques relevant des sciences de l'ingénieur.
Objectifs
L'objectif principal de ce GDR est de rapprocher des équipes françaises apportant des compétences diverses et complémentaires sur un objectif commun concernant le tissu osseux. Ce GDR permettra de structurer une communauté visible nationalement et internationalement, capable de proposer des actions de recherche et des programmes au niveau français et européen. Cette démarche s'intègre dans le processus initié par le département ST2I avec la création des ateliers du savoir en biomécanique.
Le projet propose de rassembler régulièrement les équipes pour développer ensemble un ou éventuellement plusieurs modèles expérimentaux qui permettraient, en y appliquant les différentes expertises des membres du GDR, d'avancer de façon significative dans la compréhension des lois, encore très mal connues, qui relient, d'une part, les effets mécaniques supportés par un tissu vivant comme l'os et, d'autre part, la biologie cellulaire.