How to grow a bone - Nina Tandon

Comment faire pousser un os - Nina Tandon

Traducteur: Charline Boitel Relecteur: Elisabeth Buffard

Can you grow a human bone outside the human body?

Peut-on faire pousser un os humain hors du corps humain ?

The answer may soon be yes,

La réponse pourrait bientôt être oui,

but before we can understand how that's possible,

mais avant d'expliquer comment c'est possible,

we need to look at how bones grow naturally inside the body.

nous devons examiner comment les os poussent naturellement dans le corps.

Most bones start in a growing fetus as a soft, flexible cartilage.

La plupart des os chez le fœtus, sont au départ du cartilage mou.

Bone-forming cells replace the cartilage with a spongy mineral lattice

Des cellules remplacent le cartilage par une matrice minérale spongieuse

made of elements like calcium and phosphate.

composée d'éléments tels que le calcium et le phosphate.

This lattice gets harder, as osteoblasts,

Cette matrice durcit, à mesure que les ostéoblastes,

which are specialized bone-forming cells,

des cellules dédiées à la formation des os,

deposit more mineral, giving bones their strength.

déposent des minéraux, qui donnent aux os leur solidité.

While the lattice itself is not made of living cells,

La matrice n'est pas composée de cellules vivantes,

networks of blood vessels, nerves and other living tissues

mais le réseau sanguin, les nerfs et autres tissus vivants

grow through special channels and passages.

se développent au travers de canaux dédiés.

And over the course of development,

Au cours du développement,

a legion of osteoblasts reinforce the skeleton

une armée d'ostéoblastes renforce le squelette

that protects our organs, allows us to move,

qui protège nos organes, nous permet de bouger,

produces blood cells and more.

fabrique les cellules sanguines et plus encore.

But this initial building process alone

Mais ce processus de construction initiale seul

is not enough to make bones strong and functional.

ne suffit pas à rendre les os solides et fonctionnels.

If you took a bone built this way,

Si on prend cet os,

attached muscles to it,

qu'on lui attache des muscles,

and tried to use it to lift a heavy weight,

qu'on l'utiliser pour soulever un poids important,

the bone would probably snap under the strain.

l'os va probablement se briser net sous la contrainte.

This doesn't usually happen to us

Ça ne se produit généralement pas

because our cells are constantly reinforcing

parce que nos cellules renforcent

and building bone wherever they're used,

et construisent sans cesse nos os là où c'est utile,

a principle we refer to as Wolff's Law.

c'est le principe de la loi de Wolff.

However, bone materials are a limited resource

Toutefois, la matière osseuse est une ressource limitée

and this new, reinforcing bone

et ce nouvel os renforcé

can be formed only if there is enough material present.

peut être formé uniquement s'il y a suffisamment de matière disponible.

Fortunately, osteoblasts, the builders,

Heureusement, les ostéoblastes, les constructeurs,

have a counterpart called osteoclasts, the recyclers.

ont des homologues appelés ostéoclastes, les recycleurs.

Osteoclasts break down the unneeded mineral lattice using acids and enzymes

Les ostéoclastes détruisent la matrice inutile à l'aide d'acides et d'enzymes

so that osteoblasts can then add more material.

pour que les ostéoblastes puissent ensuite ajouter du tissu.

One of the main reasons astronauts must exercise constantly in orbit

Une raison pour laquelle les astronautes en orbite

doivent faire de l'exercice,

is due to the lack of skeletal strain in free fall.

est l'absence de contrainte sur le squelette en chute libre.

As projected by Wolff's Law,

Selon la loi de Wolff,

that makes osteoclasts more active than osteoblasts,

cela rend les ostéoclastes plus actifs que les ostéoblastes,

resulting in a loss of bone mass and strength.

ce qui entraîne une perte de masse osseuse et de solidité.

When bones do break, your body has an amazing ability

Lorsqu'un os se brise, notre corps possède une étonnante capacité

to reconstruct the injured bone as if the break had never happened.

à reconstruire l'os cassé comme si rien ne lui était arrivé.

Certain situations, like cancer removal,

Certaines situations, comme l'ablation d'un cancer,

traumatic accidents,

les traumatismes,

and genetic defects exceed the body's natural ability for repair.

ou les anomalies génétiques, dépassent les capacités du corps à se réparer.

Historical solutions have included filling in the resulting holes with metal,

Parmi les solutions historiques, on a rebouché les trous avec du métal,

animal bones,

des os d'animaux,

or pieces of bone from human donors,

ou des morceaux d'os provenant de donneurs humains,

but none of these are optimal as they can cause infections

mais aucune n'est optimale car elles peuvent causer des infections

or be rejected by the immune system,

ou être rejetée par le système immunitaire,

and they can't carry out most of the functions of healthy bones.

et ne peuvent pas assurer la plupart des fonctions des os sains.

An ideal solution would be to grow a bone made from the patient's own cells

Une solution idéale serait de cultiver un os à partir de cellules du patient

that's customized to the exact shape of the hole,

qui soit parfaitement adapté à la forme du trou,

and that's exactly what scientists are currently trying to do.

et c'est ce que les scientifiques essayent de faire actuellement.

Here's how it works.

Voici comment ça marche.

First, doctors extract stem cells from a patient's fat tissue

D'abord, les médecins extraient des cellules souches de la graisse du patient

and take CT scans to determine the exact dimensions of the missing bone.

et font des scanographies pour mesurer les dimensions exactes de l'os manquant.

They then model the exact shape of the hole,

Ils modélisent ensuite la forme exacte du trou,

either with 3D printers,

soit par impression 3D,

or by carving decellularized cow bones.

soit en taillant des os de vache dévitalisés.

Those are the bones where all of the cells have been stripped away,

Ce sont des os dont toutes les cellules ont été retirées,

leaving only the sponge-like mineral lattice.

ne laissant que la matrice minérale spongieuse.

They then add the patient's stem cells to this lattice

Ils ajoutent ensuite les cellules souches à cette matrice

and place it in a bioreactor,

et le tout placent dans un bioréacteur,

a device that will simulate all of the conditions found inside the body.

un appareil qui va simuler toutes les conditions de l'intérieur du corps.

Temperature, humidity, acidity and nutrient composition

Température, humidité, acidité et composition nutritive

all need to be just right for the stem cells to differentiate

tout doit être parfait pour que les cellules souches se différencient

into osteoblasts and other cells,

en ostéoblastes et autres cellules,

colonize the mineral lattice,

qu'elles colonisent la matrice

and remodel it with living tissue.

et la réagence avec du tissu vivant.

But there's one thing missing.

Mais il manque encore une chose.

Remember Wolff's Law?

Vous vous rappelez la loi de Wolff ?

An artificial bone needs to experience real stress,

Un os artificiel doit subir une vraie contrainte,

or else it will come out weak and brittle,

sinon il deviendra faible et fragile,

so the bioreactor constantly pumps fluids around the bone,

donc le bioréacteur pompe en permanence des fluides autour de l'os,

and the pressure tells the osteoblasts to add bone density.

et la pression contraint les ostéoblastes à augmenter la densité osseuse.

Put all of this together, and within three weeks,

Assemblez le tout, et en trois semaines,

the now living bone is ready to come out of the bioreactor

l'os vivant est prêt à sortir du bioréacteur

and to be implanted into the patient's body.

et à être implanté dans le corps du patient.

While it isn't yet certain that this method will work for humans,

Il n'est pas encore certain que cette méthode s'appliquera aux humains,

lab grown bones have already been successfully implanted in pigs

Mais des os cultivés en labo ont déjà été implantés avec succès chez des porcs

and other animals,

et d'autres animaux,

and human trials may begin as early as 2016.

et des essais chez l'homme pourraient commencer dès 2016.