Les matériaux vivants peuvent être considérés comme des hydrogels physiques complexes. Ceci signifie qu'ils sont constitués essentiellement d'un réseau de chaînes polymères emprisonnant une très grande quantité d'eau (80 % en poids, par exemple, dans le cartilage articulaire), et des cellules vivantes, productrices de ce réseau polymère. De plus, de nombreux tissus vivants sont formés de plusieurs couches de gels contenant des cellules différentes et ces cellules ne peuvent se déplacer librement dans une couche et encore moins d'une couche à l'autre.
Partant de ce constat, une équipe de l'unité « Ingénierie des matériaux polymères », IMP, (CNRS / Université Lyon 1 / Université Saint-Etienne / Insa Lyon) a élaboré de nouveaux hydrogels physiques multimembranaires « leurres des milieux biologiques ». Ces biomatériaux peuvent adopter de nombreuses formes (sphères, disques, tubes, etc.) et présentent de nombreuses applications dans le domaine biomédical.
Ils peuvent être directement utilisés comme implants mais constituent également de véritables bioréacteurs d'un type nouveau par leur structure multimembranaire. Contrairement à ceux traditionnellement utilisés, ces nouveaux matériaux permettent de cultiver des cellules de nature différente dans plusieurs espaces intermembranaires, ce qui permet d'envisager la production de tissus complexes pluricellulaires multicouches comme la peau ou les vaisseaux sanguins.
L'effet leurre permet de tirer partie de l'activité biologique particulière des hydrogels et de ralentir le processus de dégradation des membranes. Ceci engendre alors une interpénétration des cellules, initialement compartimentées, défavorable pour la construction des tissus multicouches et pluricellulaires complexes tels que la peau.
Dès lors que les membranes possèdent des entités absentes chez les mammifères, leur biodégradation se trouve fortement ralentie, ce qui permet de séparer la culture de cellules de nature différente sans toutefois empêcher leur communication. Ce bioréacteur innovant vient d'être breveté.
Une collaboration avec des spécialistes de biologie cellulaire a déjà permis de prouver l'efficacité de ces nouveaux bioréacteurs. En effet, ces biologistes ont cultivé des chondrocytes, cellules du cartilage, dans plusieurs espaces intermembranaires successifs pendant huit mois. Les résultats sont excellents : les chondrocytes se multiplient sans se transformer en fibroblastes et produisent une quantité très importante d'un tissu tout à fait semblable à du cartilage. Ces bioréacteurs seraient donc en mesure de répondre aux demandes de greffes toujours plus nombreuses.
