Nicolas Rivoallan soutiendra sa thèse réalisée au sein de l'UMR 7338 BioMécanique et BioIngénierie (BMBI) UTC Compiègne et de l'Institut für Mehrphasenprozesse (IMP) - Leibniz Universität Hannover (LUH) le 26 novembre 2024 à 9h à la Leibniz Universität Hannover.
Titre : Development of a multiphasic material with continuous gradient for tissue engineering of the osteotendinous and myotendinous junctions
Encadrement : Cécile Legallais, Birgit Glasmacher, Timothée Baudequin et Marc Müller
Résumé : Le tendon relie l'os et le muscle, permettant le mouvement. Malheureusement, les lésions du tendon sont très fréquentes et les traitements actuels sont insatisfaisants. Cela peut s'expliquer par la faible capacité de régénération du tendon, contrairement à l'os et au muscle. Un concept innovant consiste à développer un greffon tendineux avec de l'os et du muscle aux deux extrémités afin de favoriser l'insertion complète chez le patient. Les jonctions du tendon possèdent une architecture unique qui doit être prise en compte. L'analyse bibliographique des tissus natifs et des techniques de fabrication additive suggère que la différenciation localisée des cellules pourrait être obtenue par des facteurs topographiques et mécaniques, au lieu des éléments biochimiques plus classiques, permettant la co-culture des cellules dans un même milieu. Notre première hypothèse est que la différenciation ostéogénique peut être induite par la structure du matériau. Des fibres électrofilées de polyprolactone ont été déposées sur des nids d'abeilles microfabriqués afin de produire des structures épaisses imitant les ostéons natifs. Cultivées sur ces matériaux, les cellules progénitrices C3H10 présentent une forte coloration ALP équivalente à celle observée sur des fibres avec nanoparticules d'hydroxyapatite. Ensuite, nous avons cherché à savoir si une population cellulaire unique pouvait être guidée vers une differenciation du tendon et de l'os sur un seul matériau microstructuré avec stimulation mécanique. Un nouveau collecteur d'électrofilage a été conçu pour fabriquer un matériau composé d'un gradient allant d'une structure en nid d'abeille à des fibres alignées. La culture cellulaire dynamique consistant en l'étirement du matériau a montré une différenciation claire de C3H10 vers l'os et le tendon sur les structures respectives. Le défi suivant consistait à développer une construction os-tendon-muscle utilisant deux types de cellules différents sur un seul matériau composé de trois zones topographiques : nid d'abeille, fibres alignées, fibres alignées couvertes par des lignes de PEG pour la partie musculaire. A notre connaissance, le processus de fabrication d'un tel matériau multiphasique n'a jamais été décrit. Une coculture préliminaire de C3H10 avec l’addition des C2C12 (sur la zone musculaire) a été mise en place. Malgrés la formation de myotubes, la différenciation de l’os et du tendon est entravée, ce qui indique un impact de la coculture, mais aussi les limites de l'utilisation de lignées cellulaires à fort potentiel prolifératif. La prochaine étape de cette recherche devra adapter la culture d'autres types de cellules, telles que les cellules souches primaires ou mésenchymateuses, ainsi que les conditions dynamiques pour atteindre le continuum os-tendon-muscle.
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