La médecine régénérative connaît un essor considérable, porté par les avancées en biologie des cellules souches, en ingénierie tissulaire et en dispositifs médicaux implantables. Notre topic conçoit des médicaments de thérapie innovante combinés, associant matrices thérapeutiques, cellules souches et technologies de biofabrication, pour restaurer la fonction des tissus osseux et cartilagineux altérés par le traumatisme, la maladie ou le vieillissement, avec un objectif constant : accélérer le transfert de ces innovations du laboratoire au patient, jusqu'à l'autorisation clinique et la valorisation industrielle.
Un médicament de thérapie innovante combiné pour la régénération des lésions ostéocartilagineuses isolées du genou
Les lésions ostéochondrales isolées du genou touchent plus de 600 millions de personnes dans le monde et constituent, en l'absence de traitement adapté, l'un des principaux facteurs de risque d'évolution vers l'arthrose. Les approches actuelles (mosaïcplastie, microfractures, prothèses) ne permettent qu'une réparation partielle et transitoire, avec formation de fibrocartilage de qualité mécanique insuffisante. Nous avons développé un médicament de thérapie innovante combiné de nouvelle génération, associant une membrane nanofibreuse biodégradable fonctionnalisée par nanoréservoirs de BMP-2 pour la régénération de l'os sous-chondral, et un hydrogel de cellules souches mésenchymateuses autologues pour la reconstruction du cartilage articulaire. La sécurité préclinique de cette approche a été démontrée selon les référentiels réglementaires internationaux (GLP), chez le petit animal (modèle murin) puis chez le grand animal (mouton), avec un suivi non invasif par IRM et une intégration osseuse confirmée par micro-CT jusqu'à 26 semaines. Cette technologie, protégée par plusieurs familles de brevets, a permis la création de la start-up Lamina Therapeutics, spin-off de l'UMR1260 issue d'un transfert de technologie académique. Lamina Therapeutics a obtenu l'autorisation de l'EMA et de l'ANSM, via le CTIS, pour la conduite d'un essai clinique de phase I à Strasbourg, une première mondiale pour un médicament de thérapie innovante combiné visant la double régénération de l'os sous-chondral et du cartilage.
Un médicament de thérapie innovante biofabriqué sur mesure pour la réparation méniscale
Le ménisque, structure fibrocartilagineuse hétérogène et faiblement vascularisée, ne peut cicatriser spontanément après lésion, ce qui conduit inéluctablement à une arthrose du genou. Face aux limites des techniques actuelles (réparation arthroscopique limitée à moins de 10 % des déchirures, greffe allogénique aux résultats incertains), notre topic développe, dans le cadre d'un partenariat avec le Japon (Cyfuse Biomedical, Centre Européen d'Études Japonaises d'Alsace), un implant méniscal entièrement biofabriqué à partir de cellules souches du patient, sans recours à un biomatériau support. Grâce à la technologie japonaise de bio-impression 3D sans encre (Cyfuse S-PIKE), des sphéroïdes différenciés en cellules de type chondrocytaire et fibroblastique sont assemblés selon l'architecture anisotrope native du ménisque, puis fusionnés pour former un tissu fonctionnel sur mesure. Cette collaboration franco-japonaise ouvre la voie à des implants personnalisés, vascularisables et adaptés à l'anatomie de chaque patient, avec une perspective de classification en médicament de thérapie innovante.
Un dispositif de criblage de médicaments basé sur des microtissus vascularisés dérivés du patient
Notre topic développe un dispositif innovant combinant microtissus osseux vascularisés dérivés du patient à un réseau microfluidique perfusable, permettant de reproduire fidèlement le microenvironnement osseux natif et sa vascularisation. Cette plateforme est ensuite appliquée au contexte de l'ostéosarcome, la tumeur osseuse primitive la plus fréquente chez l'enfant et l'adolescent, pour laquelle aucun progrès thérapeutique majeur n'a été réalisé depuis trois décennies. En intégrant des microtissus tumoraux dérivés du patient au sein de ce même réseau microfluidique, notre dispositif permet de comparer directement le comportement du tissu osseux sain et de la tumeur, d'effectuer un criblage rapide de molécules thérapeutiques, et d'orienter vers un traitement clinique personnalisé, malgré l'hétérogénéité tumorale et la complexité du microenvironnement qui limitent aujourd'hui le développement de thérapies ciblées.
Expertise scientifique
En matière de comblement et de régénération osseuse, notre topic maîtrise l'électrofilage de structures de dispositifs médicaux implantables minces et épaisses, la conception de substituts osseux hybrides et leur nanofonctionnalisation, ainsi que le développement de thérapies par cellules souches, d'échafaudages thérapeutiques et de médicaments de thérapie innovante, évalués au travers d'essais in vitro, in vivo, précliniques et cliniques. Concernant la régénération du cartilage, notre topic couvre l'électrofilage de membranes nanofibreuses, la formulation d'hydrogels, la nanofonctionnalisation et les thérapies par cellules souches sous forme d'organoïdes en 3D, également validées à chaque étape.
Pour la régénération et le remplacement du ménisque, notre topic s'appuie sur la technologie de biofabrication 3D de nouvelle génération sans encre (Cyfuse S-PIKE), la biofabrication tissulaire à l'échelle mésoscopique et les thérapies par cellules souches d'organoïdes en 3D bien organisés. Dans le domaine du criblage personnalisé de médicaments contre l'ostéosarcome, notre topic combine cette même technologie de biofabrication 3D sans encre à la formulation d'hydrogels vascularisés et à des dispositifs à puce microfluidique.
Enfin, notre topic a développé une expertise reconnue en matière de valorisation et de transfert de technologie, couvrant l'ensemble du continuum allant de la preuve de concept académique jusqu'à la mise à disposition clinique : dépôt et gestion de brevets, production sous norme GMP, constitution des dossiers réglementaires (IMPD-Q, IMPD-SE, brochure investigateur (IB), protocole clinique, etc.), et dépôt des demandes d'autorisation d'essais cliniques auprès de l'EMA et de l'ANSM via le CTIS. Cette expertise intégrée a permis la création de la start-up Lamina Therapeutics, spin-off de l'UMR1260, désormais autorisée à conduire un essai clinique de phase I.
Thématiques scientifiques
Médecine régénérative
Médicaments de thérapie innovante (MTI)
Dispositif médical implantable
Dispositifs médicaux de rupture hautement innovants
Science des matériaux
Nanomédecine
Ingénierie tissulaire
Cellules souches
Mots-clés
Biomatériaux vivants actifs
Systèmes ostéo-articulaires
Régénération de l'unité os-dent
Organoïdes à l'échelle mésoscopique
Organe-sur-puce
Matrice vascularisée
Contributions à la création, au partage et/ou au transfert de connaissances
Technologie brevetée (3 brevets licenciés) : EP2012052976, EP2020053761 et EP2020063549)
Start-up spin-off Lamina Therapeutics, prix Deeptech, BPI France
Transfert de technologie (production GMP du produit Lamina.One, qualité IMPD)
Essai préclinique (IMPD Sécurité et Efficacité, brochure investigateur)
Essai clinique (autorisation EMA-ANSM via demande CTIS, protocole clinique)
Principales publications du topic
Briand J.-P, Benkirane-Jessel N et al. A retro-inverso peptide corresponding to the GH loop of foot-and-mouth disease virus elicits high levels of long-lasting protective neutralizing antibodies. Proc Natl Acad Sci USA. 1997, 94:12545-12550. https://doi.org/10.1073/pnas.94.23.12545
Benkirane-Jessel N et al. Bioactive coatings based on a polyelectrolyte multilayer architecture functionalized by embedded proteins. Adv. Mater. 2004, 15:692-695. https://doi.org/10.1002/adma.200304634
Benkirane-Jessel N et al. Control of monocyte morphology on and response to model surfaces for implants equipped with anti-inflammatory agents. Adv. Materials, 2004, 16, 1507-1511. https://doi.org/10.1002/adma.200306613
Benkirane-Jessel N et al. Pyridylamino-beta-cyclodextrin as a molecular chaperone for lipopolysaccharide embedded in a multilayered polyelectrolyte architecture. Adv. Materials, 2004, 14, 963-969. https://doi.org/10.1002/adfm.200305089
Benkirane-Jessel N et al. Build-up of polypeptide multilayer coatings with anti-inflammatory properties based on the embedding of piroxicam-cyclodextrin complexes. Adv. Funct. Mater. 2004, 14:174-182. https://doi.org/10.1002/adfm.200304413
Benkirane-Jessel N et al. Short-time tuning of the biological activity of functionalized polyelectrolyte multilayers. Adv. Funct. Mater. 2005, 15:648-654. https://doi.org/10.1002/adfm.200400129
Benkirane-Jessel N et al. Multiple and time-scheduled in situ DNA delivery mediated by beta-cyclodextrin embedded in a polyelectrolyte multilayer. Proc Natl Acad Sci USA. 2006, 103:8618-8621. https://doi.org/10.1073/pnas.0508246103
Gangloff SC, Ladam G, Dupray V, Fukase K, Brandenburg K, Guenounou M, Schaaf P, Voegel J-C, Benkirane-Jessel N. Biologically active lipid A antagonist embedded in a multilayered polyelectrolyte architecture. Biomaterials. 2006, 27:1771-1777. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2005.10.001
Dierich M, Le Guen E, Messadeq N, Netter P & Benkirane-Jessel N. Bone formation mediated by synergy-acting growth factors embedded in a polyelectrolyte multilayer film. Adv Mater 2007, 19: 693-697. https://doi.org/10.1002/adma.200601271
Nadiri A, Kuchler-Bopp S, Hu B, & Benkirane-Jessel N. Cells apoptosis Control by BMP-4 and Noggin embedded in a polyelectrolyte multilayer film. Small 2007, 3: 1577-1583. https://doi.org/10.1002/smll.200700115
Zhang X, Sharma KK, Boeglin M, Mainard D, Mély Y, Benkirane-Jessel N. Transfection ability and intracellular DNA pathway of nano-structured gene delivery systems. Nano Letters 2008, 8:2432-2436. https://doi.org/10.1021/nl801379y
Daubiné F, Cortial D, Ladam G, Atmani H, Clézardin P, Benkirane-Jessel N. Nanostructured polyelectrolyte multilayer drug delivery systems for bone metastasis prevention. Biomaterials 2009, 30: 6367-6373. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2009.08.002
Grossin L, Cortial D, Saulnier B, Félix O, Decher G, Netter P, Gillet P, Mainard D, Benkirane-Jessel N. Step-by-step build-up of biologically active cell-containing stratified films aimed at tissue engineering. Adv Mater 2009, 21: 650-655. https://doi.org/10.1002/adma.200801541
Zhang X, Oulad-Abdelghani M, Zelkin AN, Wang Y, Mainard D, Caruso F, Benkirane-Jessel N. Poly(L-lysine) nanostructured particles for gene delivery and hormone stimulation. Biomaterials 2010, 31: 1699-1706. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2009.11.032
Facca S, Cortez C, Mendoza-Palomares C, Messadeq N, Dierich A, Johnston APR, Mainard D, Voegel JC, Caruso F, Benkirane-Jessel N. Active multilayered capsules for in vivo bone formation. Proc Natl Acad Sci, 2010, 107, 3406-3411. https://doi.org/10.1073/pnas.0908531107
Fioretti F, Mendoza-Palomares C, Helms M, Al Alam D, Richert L, Arntz Y, Rinckenbach S, Garnier F, Haïkel Y, Gangloff S.C., Benkirane-Jessel N..Nanostructured assemblies for dental application. ACS Nano 2010, 4, 3277-87. https://doi.org/10.1021/nn100713m
Facca S, Lahiri D, Fioretti F, Agarwal A, Benkirane-Jessel N. In vivo osseointegration of nano-designed composite coatings on titanium implants. ACS Nano 2011, 5: 4790-4799. https://doi.org/10.1021/nn200768c
Mendoza-Palomares C, Ferrand A, Facca S, Fioretti F, Mainard D, Ladam G. Benkirane-Jessel N. Smart Hybrid Materials Equipped by Nanoreservoirs of Therapeutics. ACS Nano, 2012, 6, 483-490. https://doi.org/10.1021/nn203817t
Keller L, Wagner Q, Schwinté P, Benkirane-Jessel N. Double Compartmented and Hybrid Implant Outfitted with Well-Organized 3D Stem Cells for Osteochondral Regenerative Nanomedicine. Nanomedicine (Lond) 2015 10, 2833-2845. https://doi.org/10.2217/nnm.15.113
Keller L, Schwinté P, Gomez-Barrena E, Arruebo M and Benkirane-Jessel N. Smart Implants as Novel Strategy to Regenerate Well-Founded Cartilage. Trends in Biotechnology 2017, 35, 8–11. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2016.05.008
Keller L, Pijnenburg L, Idoux-Gillet Y, Bornert F, Benameur L, Tabrizian M, Auvray P, Rosset P, Gonzalo-Daganzo RM, Gomez Barrena E, Gentile L, Benkirane-Jessel N. Preclinical safety study of a combined therapeutic bone wound dressing for osteoarticular regeneration. Nat Commun 10, 2156 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-10165-5
Vignes H, Smaida R, Conzatti G, Hua G, Benkirane-Jessel N. Custom-made meniscus biofabrication. Trends Biotechnol2023 Dec;41(12):1467-1470. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2023.06.003
Meyer M, Smaida R, Fioretti F, Benkirane-Jessel N et al. Biomimetic Glycosaminoglycan-Enriched Electrospun Polymeric Scaffolds for Enhanced Early Tissue Regeneration. Journal of Functional Biomaterials 16, (2025). https://doi.org/10.3390/jfb16120447
Ali E.A.M., Smaida R, Benkirane-Jessel N et al. iPSCs chondrogenic differentiation for personalized regenerative medicine: a literature review. Stem Cell Res Ther 15, 185 (2024). https://doi.org/10.1186/s13287-024-03794-1
Lê H, Hua J, Benkirane-Jessel N et al. In vitro vascularized immunocompetent patient-derived model to test cancer therapies. iScience 26, (2023). https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.108094
Lê H, Hua J, Benkirane-Jessel N et al. Patient-derived tumoroids and proteomic signatures: tools for early drug discovery. Front. Immunol. 15, (2024). https://doi.org/10.3389/fimmu.2024.1379613
Smaida R, Maugard L-P, Gegout H, Arruebo, M, Fioretti F, Benkirane-Jessel N, Favreau H. Osteoinductive and Biocompatibility Assessment of a 3D-Printed Polymeric–Hydroxyapatite Composite Interference Screw. Polymers 2026, 18, 1239. https://doi.org/10.3390/polym18101239
Smaida R, Hua G, Benkirane-Jessel N, Fioretti F. Three-Dimensional Models of the Dental Pulp: Bridging Fundamental Biology and Regenerative Therapy. Int J Mol Sci. 2025 Nov 12;26(22):10960. https://doi.org/10.3390/ijms262210960