Comment faire pousser des os humains

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En 1668, un médecin néerlandais nommé Jacob Van Meekeren avait un plan audacieux. Un patient était récemment entré sous sa garde avec une blessure unique – un crâne mal déformé. C’était un soldat qui avait vu les brutalités de la guerre, et bien qu’il vivait pour raconter l’histoire, il a été gravement blessé sur le champ de bataille. Van Meekeren a proposé une solution chirurgicale: placer un fragment d’un autre crâne dans l’espace blessé pour remettre sa forme. Vous vous demandez peut-être où l’on obtient un morceau de crâne sans commettre une couleur de crime, tout comme Van Meekeren.

Utiliser un crâne humain allait être délicat, alors il a décidé que la meilleure solution ici était d’utiliser un fragment de crâne d’un chien (je suppose que Van Meekeren était un chat). Ainsi, il a ouvert la tête du soldat et a situé le fragment du crâne de chien au lieu de la blessure. L’opération a été un succès, et le soldat a continué à vivre un ‍.‍.‍. vie malheureuse. Un problème s’est posé que Van Meekeren n’avait pas prévu. L’église du patient a décidé qu’il était maintenant partiellement chien et ne pouvait plus être membre de la paroisse. L’église l’a excommunié et il a été dévasté de perdre sa communauté.

En désespoir de cause, le soldat est retourné à Van Meekeren et a plaidé pour qu’il retire le crâne de chien. Il a obligé, mais a certainement été déçu de ruiner sa chirurgie réussie. Mais quand Van Meekeren a ouvert la tête du soldat pour la deuxième fois, il a vu quelque chose d’incroyable. Le fragment du crâne de chien a été complètement fusionné dans le crâne du soldat et imprévable. Il avait effectué la première greffe osseuse réussie dans l’histoire enregistrée.

Il a fallu les yeux frais d’un étudiant en médecine pour reconnaître combien le corail ressemblait à l’os humain.

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Les greffes osseuses ont parcouru un long chemin depuis les années 1600, et les matériaux utilisés aujourd’hui ne font pas excommunier les gens de leurs églises. Mais les chirurgies de greffe osseuse ont toujours eu leur part de problèmes. Les os sont un type de tissu unique car ils sont un mélange de minéraux cristallisés attachés aux protéines. Les minéraux sont maintenus ensemble de manière ordonnée avec l’aide d’une matrice de collagène. Les os doivent être suffisamment forts pour résister aux forces que nous les mettons avec notre corps, mais elles doivent également être suffisamment légères pour permettre la mobilité.

C’est un équilibre délicat, donc pour accomplir cet exploit, les os ont plusieurs couches différentes. La coquille extérieure, la partie blanche dure à laquelle vous pensez lorsque vous pensez à un squelette, est forte et dense. L’intérieur, cependant, est creux et rempli de tissu poreux spongey qui contient des vaisseaux sanguins. Les os sont des tissus vivants qui sont constamment rénovants, donc si une fracture est petite, elle guérira seule. S’il y a un espace béant, cependant, l’os va avoir du mal à se réparer. La meilleure façon de gérer cela est de fournir un échafaudage dans la manière d’une greffe osseuse. En fournissant une structure appropriée, l’os peut continuer à remodeler, fusionnant la greffe avec une nouvelle croissance osseuse.

Comme Van Meekeren l’a vu, trouver l’os pour une greffe peut être délicat. Un donneur d’organe peut être utilisé, mais cela nécessite un cadavre et introduit une petite possibilité de transmission de la maladie. Une autre méthode consiste à utiliser un morceau d’os du propre corps du patient. Cela nécessite deux chirurgies – une pour éliminer un morceau d’os d’une autre partie du corps du patient et une seconde pour placer cet os dans la zone de préoccupation. Deux chirurgies, bien sûr, sont plus d’une chirurgie, et cette méthode augmente le risque de complications.

Pendant des années, les médecins ont recherché une substitution efficace mais ont eu du mal à trouver un matériel qui fonctionnerait. Des expériences ont été exécutées avec des matériaux synthétiques tels que le bois et le marbre sans chance. Le premier matériau étranger qui offrait une lueur d’espoir était le plâtre de Paris. Le plus gros problème a été de créer une structure artificielle avec une matrice pour laisser les vaisseaux sanguins se développer dans l’os remodelé. Cela s’est avéré être une tâche difficile. Les ingénieurs ont essayé de créer des échafaudages avec de la céramique poreuse, mais il n’avait tout simplement pas la matrice uniforme de l’os naturel. Les médecins étaient donc coincés avec l’utilisation de cadavres ou effectuent deux chirurgies.

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Les greffes osseuses ont parcouru un long chemin depuis les années 1600, et les matériaux utilisés aujourd’hui ne font pas excommunier les gens.

Les greffes osseuses étaient nulle part près de l’esprit de Jon Weber alors qu’il étudiait les récifs coralliens. Il était géologue marin à la Penn State University, et il était beaucoup plus intéressé à apprendre la composition chimique des coraux que les lacunes de la communauté médicale. Weber était particulièrement intéressé à apprendre comment les produits chimiques trouvés dans les squelettes de corail variaient selon les espèces et l’environnement, et il a publié de nombreux articles sur ses conclusions dans les années 1960 et 1970.

Cependant, lorsque Penn State a obtenu une nouvelle technologie sophistiquée, les recherches de Weber changeraient complètement. Penn State est devenu l’une des premières institutions de recherche aux États-Unis à obtenir un microscope électronique à balayage, qui, contrairement aux microscopes traditionnels, permet une vue tridimensionnelle d’un échantillon. Eugene White était un scientifique des matériaux à la Penn State University, et il avait l’honneur et la responsabilité de gérer cette technologie très convoitée. Weber était curieux de regarder un squelette de corail, alors il a demandé à White s’il pouvait utiliser le microscope électronique à balayage. En tant que plongée sous-marine lui-même, White était également intrigué.

Des gens de tout le pays ont apporté des matériaux pour les blancs à analyser, mais c’était la première fois qu’il s’intéresse personnellement au matériel. Ils ont effectué les scans et ce qu’ils ont vu les a complètement époustouflés. Les squelettes avaient un réseau de trous interconnectés partout – comme le fromage suisse, mais avec beaucoup trop de trous. Même avec la vaste expérience de White, le corail ne ressemblait à rien d’autre qu’il n’avait jamais vu. Cela ne ressemblait certainement à aucun matériau de fabrication humaine qu’il avait vue.

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Il a fallu les yeux nouveaux d’un étudiant en médecine pour reconnaître à quel point il ressemblait à l’os humain. En 1971, White a invité son neveu Rodney, qui était étudiant à l’Université d’État de New York Upstate Medical University, à passer l’été à travailler dans son laboratoire. Les trois ont étudié la structure des coraux et ont pris des moules. Il est devenu plus clair que la nature avait créé la matrice parfaite pour une greffe osseuse que les ingénieurs n’avaient pas reproduit. Étant donné que les pores du squelette de corail étaient de taille uniforme et complètement interconnectés, c’était l’échafaudage idéal pour que de nouveaux vaisseaux sanguins et tissus se développent sur la greffe. Excité par leur nouvelle idée, ils ont publié un article en 1972 qui suggérait le corail comme une bonne source de matériau de greffe.

Tout cela était très excitant pour la communauté médicale, mais il y avait un problème flagrant. Les squelettes corail sont en carbonate de calcium et le carbonate de calcium se dissout – c’est un traitement courant pour un estomac trop acide! Le matériau se décomposerait dans le corps avant que l’os puisse commencer à croître. Ils avaient besoin d’un moyen de modifier la composition chimique du corail sans affecter comment le squelette de corail s’est développé.

C’est à ce moment que la chimiste Della Roy s’est impliquée dans le projet. Comme un magicien, Roy a placé le corail dans une solution de phosphate, puis l’a chauffé sous haute pression. Cela a converti le carbonate de calcium en phosphate de calcium, le même minéral que l’os humain, sans changer la structure. Le nouveau matériel a été nommé hydroxyapatite corallique et il a été accueilli dans la communauté médicale. Non seulement cela a fait un échafaudage fantastique pour la croissance osseuse, mais il y a eu très peu de réactions négatives dans les études animales et humaines. Aujourd’hui, ce matériau a été utilisé dans les greffes osseuses de dizaines de milliers de patients, pour tout, des implants dentaires à la fusion vertébrale.

Ce qui a commencé comme une solution désespérée impliquant un crâne de chien en 1668 est devenu l’une des utilisations les plus innovantes de la vie marine en médecine moderne. La nature avait déjà construit l’échafaudage parfait; Il a juste fallu quelques esprits curieux, des plongeurs sous-marins aux chirurgiens, pour le reconnaître.

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Extrait de Le canon de saumon et la grenouille en lévitation: et d’autres découvertes sérieuses de la science idiote. Copyright © 2025 par Carly Anne York. Disponible dans Basic Books, une empreinte de Hachette Book Group, Inc.

Image du plomb: Vsevolod Finch Ziablov / Shutterstock

• Carly Anne York

  Publié le 29 juillet 2025

  Carly Anne York est actuellement professeur agrégé à l’Université Lenoir-Rhyne. Elle a reçu son doctorat. Dans les études écologiques de l’ancienne Université Dominion. Elle est également l’auteur de deux livres de sciences non fictionnels pour enfants, A Day in the Life: Horses and Queens of the Jungle. Elle vit en Caroline du Nord.