Academic literature on the topic 'Ingénierie tissulaire'

Tissue engineering encompasses a multidisciplinary approach gearedtoward the development of biological substitutes designed to restoreand maintain normal function in diseased or injured tissues. Thisarticle reviews the basic technology that is used to generateimplantable tissue-engineered grafts in vitro that will exhibit characteristicsin vivo consistent with the physiology and function ofthe equivalent healthy tissue. We also examine the current trendsin tissue engineering designed to tailor scaffold construction, promoteangiogenesis and identify an optimal seeded cell source.Finally, we describe several currently applied therapeutic modalitiesthat use a tissue-engineered construct. While notable progresshas clearly been demonstrated in this emerging field, these effortshave not yet translated into widespread clinical applicability. Withcontinued development and innovation, there is optimism that thetremendous potential of this field will be realized.L’ingénierie tissulaire englobe une approche multidisciplinaireaxée sur le développement de substituts biologiques en vue derétablir et de maintenir la fonction normale de tissus lésés. L’articlequi suit passe en revue la technologie fondamentale utilisée pourgénérer des greffons implantables produits par ingénierie in vitroet possédant des caractéristiques in vivo correspondant aux tissussains équivalents sur les plans physiologique et fonctionnel.Nous examinons également les tendances actuelles en ingénierietissulaire visant à adapter des échafaudages tissulaires, à promouvoirl’angiogenèse et à dégager une source optimale de cellulesimplantables. Enfin, nous décrivons plusieurs modalités thérapeutiquesactuellement mises en application utilisant un échafaudagecréé par ingénierie tissulaire. En dépit de progrès remarquablesdans ce domaine en effervescence, les efforts déployés ne se sontpas encore traduits par une applicabilité clinique étendue. Desdéveloppements et des percées continus permettent d’être optimisteface au potentiel prodigieux de ce domaine.

La restauration de la continuité digestive suite à l'ablation d'une portion de l'œsophage consiste à la réalisation chirurgicale d’une anastomose œsogastrique intra-thoracique. Néanmoins des complications post-opératoires sont décrites telles que des atteintes pulmonaires, des fistules, des sténoses, des nécroses de plastie, et un reflux gastro-œsophagien. Le développement d'un substitut issu de l'ingénierie tissulaire dérivé de la matrice œsophagienne biologique décellularisée (MBD) est prometteur dans la perspective d’améliorer la prise en charge du traitement chirurgical pour le remplacement de l’œsophage. L'objectif principal de cette étude était d'optimiser la conception d’une MBD de porcs et de caractériser ses propriétés biologiques et mécaniques. Le second objectif était de cellulariser la MBD au moyen de cellules immuno-privilégiées, facilement disponibles : les cellules stromales mésenchymateuses humaines issues de la gelée de Wharton (CSM-GW).La décellularisation de l'œsophage était réalisée selon un protocole basé sur la perfusion dynamique de solutions chimiques et enzymatiques de la lumière de l’organe. L’analyse histologique et la quantification de l’ADN résiduel de la MBD permettaient de déterminer l’efficacité du protocole de décellularisation. L'ultrastructure de la MBD était analysée par des marquages immunohistochimiques (IHC), et la composition du contenu protéique de la matrice extracellulaire (MEC) était décrite par spectrométrie de masse. Les tests de cytotoxicité in-vitro de la MBD étaient réalisés conformément à la norme ISO 10993-5. L’évaluation de la force de rétention à la suture, la résistance à la traction et la pression à l’éclatement de la MBD consistait à décrire le comportement mécanique du substitut en regard de son utilisation clinique.Les CSM-GW utilisées pour la cellularisation de la MBD étaient extraites à partir de cordons ombilicaux humains et leur profilage par cytométrie en flux permettait de confirmer la pureté de la population cellulaire. La réponse immunitaire des CSM-GW était quantifiée après une co-culture avec des cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC). Le phénotypage des PBMC permettait d’évaluer l’expression des marqueurs immunitaires au contact des MSC-GW, et l’étude du sécrétome, par une méthode immuno-enzymatique (ELISA), quantifiait le relargage des cytokines. La stratégie de cellularisation de la MBD proposée reposait sur le développement de feuillets cellulaires de MSC-GW. La validation du protocole de fabrication des feuillets consistait en la caractérisation du phénotype cellulaire par IHC et l’étude mécanique des feuillets permettait de mesurer leur résistance à la perforation.L’absence de contenu cellulaire et la quantification de l’ADN résiduel de la MBD confirmaient l’efficacité de la décellularisation selon les critères de validation en vigueur. L’ultrastructure et les composants biologiques de la MEC étaient préservés et l'analyse protéomique de la MEC mettait en évidence une complexité protéique. Le traitement de décellularisation n’induisait pas de toxicité de la MBD et le comportement mécanique de la MBD était adapté à son utilisation en tant que substitut œsophagien.La culture des CSM-GW sous forme de feuillets favorisait la cellularisation de la MBD. Une fois ensemencés, les feuillets avaient conservé leur phénotype cellulaire et leur caractéristiques immuno-privilégiées. Un remodelage tissulaire in-vitro était visible ainsi que la formation d’une nouvelle MEC produite par les CSM-GW.Les caractérisations de la MBD obtenue offraient une complexité biologique et un comportement mécanique favorable à son utilisation en tant que substitut œsophagien. La MBD était cellularisable avec des feuillets cellulaires de CSM-GW, pouvant favoriser ainsi l'intégration et le remodelage des tissus
Upon removal of a portion of the esophagus, the restoration of the digestive continuity involves the surgical creation of an intrathoracic esophagogastric anastomosis. However, postoperative complications such as lung impairments, fistulas, strictures, graft necrosis, and gastroesophageal reflux are reported. The enhancement of surgical procedures for esophageal replacement has made promising progress by the development of a substitute through tissue engineering that utilizes a decellularized biological esophageal matrix (DEM). The primary objective of this study was to optimize the design of porcine DEM and characterize its biological and mechanical properties. The secondary objective was to cellularize DEM using readily available immune-privileged human mesenchymal stromal cells derived from Wharton's jelly (hMSCs-WJ).Esophageal decellularization was performed according to a protocol based on the dynamic perfusion of chemical and enzymatic solutions through the organ lumen. Histological analysis and residual DNA quantification of the DEM were conducted to determine the efficiency of the decellularization protocol. The ultrastructure of the DEM was analyzed using immunohistochemical (IHC) labeling, and the composition of the extracellular matrix (ECM) protein content was described by mass spectrometry. In-vitro cytotoxicity tests of DEM were conducted following ISO 10993-5 standards. The evaluation of suture retention strength, tensile strength, and bursting pressure of DEM aimed to describe the mechanical behavior of the substitute for clinical use.hMSCs-WJ used for DEM cellularization were extracted from human umbilical cords, and their flow cytometry profiling confirmed the purity of the cell population. The immune response of hMSCs-WJ was quantified after co-culture with peripheral blood mononuclear cells (PBMCs). PBMCs phenotyping assessed the expression of immune markers in contact with hMSCs-WJ, while enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) quantified cytokine release. The proposed DEM cellularization strategy involved the development of cell sheets from hMSCs-WJ. The validation of the cell sheet production protocol involved the characterization of the cellular phenotype by IHC analysis, and the mechanical study of the sheets measured their resistance to perforation.The absence of cellular content and residual DNA quantification in DEM confirmed the efficacy of decellularization according to current validation criteria. The ultrastructure and biological components of the ECM were preserved, and proteomic analysis highlighted protein complexity. Decellularization treatment did not induce DEM toxicity, and the mechanical behavior of DEM was suitable for its use as an esophageal substitute.Culturing hMSCs-WJ as cell sheets promoted the cellularization of the DEM. Once seeded, the sheets retained their cellular phenotype and immune-privileged characteristics. In-vitro tissue remodeling was visible, along with the formation of a new ECM produced by hMSCs-WJ.Characterization of the obtained DEM offered biological complexity and favorable mechanical behavior for its use as an esophageal substitute. DEM was cellularizable with hMSCs-WJ cell sheets, potentially promoting tissue integration and remodeling

Nous avons montré que les kératocytes extraits de la moitié supérieure périlimbique du stroma cornéen ont la capacité proliférative maximale dont 70% expriment CD34. Nous avons optimisé un milieu de prolifération permettant de conserver le phénotype CD34 positif. Nous avons mis en évidence 3 interactions des composants du milieu ayant un effet sur la différenciation. Nous avons réalisé un stroma reconstruit et une hémicornée dans lesquels le diamètre et l’espacement des fibres de collagènes sont proches de celles de la cornée humaine. L’hémicornée a été caractérisée et les interactions entre les cellules épithéliales et les kératocytes apportent un modèle plus physiologique en recherche et en pharmacotoxicologie. Sa présentation en insert de culture permet de faciliter l’application de produits à tester
We showed that keratocytes extracted from the perilimbic higher half of the corneal stroma have the maximum proliferative capacity, of which 70% express CD34. We optimized a medium for proliferation allowing to preserve CD34 positive phenotype. We highlighted 3 interactions of the components of the medium having an effect on differentiation. We carried out a stroma reconstruction and an hemicornea in which the diameter and the spacing of collagen fibres are close to those of the human cornea. Hemicornea was characterized and the interactions between the epithelial cells and the keratocytes bring a more physiological model in research and pharmacotoxicology. Its presentation inside culture inserts makes it possible to facilitate the application of products to be tested

Les lésions du ligament croisé antérieur (LCA) sont fréquentes. En l´absence de cicatrisation spontanée, la reconstruction par greffe tendineuse autologue est indispensable. Malgré de bons résultats cliniques, certains problèmes demeurent. Dans le cadre de ce projet, nous avons développé un implant de nouvelle génération issu du génie tissulaire. La première partie traite de la caractérisation des cellules du LCA rompu. Nous présentons ensuite deux modèles ligamentaires élaborés à partir de « small intestinal submucosa » (SIS), un matériau matriciel acellulaire d’origine animale. L´utilisation de différentes populations cellulaires et de plusieurs versions du matériau est discutée en troisième partie. Nos résultats montrent que les cellules du LCA rompu se comportent in vitro comme celles du LCA intact. D´autre part, une forme hydratée de SIS permet d’obtenir un modèle à la morphologie proche de celle du LCA. La quatrième partie est consacrée à un essai animal dont l´objectif était de valider pour le LCA une nouvelle technique d´implantation permettant d´accélérer l´intégration de l’implant
Tears of the anterior cruciate ligament (ACL) are frequent. In absence of spontaneous healing, it is necessary to perform an autologous graft. In spite of clinical good results, some limitations remain. Within the framework of this project, we developed an new kind of tissue-engineered implant. The first part deals with the characterization of the cells extracted from the disrupted ACL. Then we present two models of ligament made of “small intestinal submucosa” (SIS), an acellular material of animal origin. The use of various cellular populations and several versions of SIS is discussed in the third part. Our results show that the cells of the disrupted ACL behave in vitro like those of the intact ACL. In addition, a hydrated form of SIS makes it possible to obtain a model with a morphology close to that of the ACL. The fourth part is devoted to an animal test which aimed to validate for the ACL a new protocole of implantation allowing a quicker integretion of the implant

Le cartilage articulaire est un tissu conjonctif spécialisé recouvrant la surface des articulations. Ce tissu a la particularité d'être aneural, avasculaire et alymphatique et présente des capacités de réparation spontanée limitées. Il peut être le siège de lésions d'origine traumatique, inflammatoire ou liées au vieillissement. Les traitements actuels des pertes de substance cartilagineuse ne permettent l'obtention de résultats satisfaisants qu'à court terme et aboutissent à la formation d'un tissu de réparation fibreux. C'est pourquoi des stratégies d'ingénierie tissulaire, dont le principe réside dans l'association de cellules, de matrices et de morphogènes, ont été développées. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à l'utilisation combinée de cellules souches du tissu adipeux humain (hCSTA), d'un hydrogel injectable et auto-réticulant (HPMC-Si) et à l'optimisation des conditions de différenciation chondrogénique. Tout d'abord, nous avons montré que les hCSTA présentent les caractéristiques des cellules souches adultes. Nous avons ensuite démontré que les hCSTA cultivées au sein de l'environnement 3D que constitue l'HPMC-Si et en présence de milieu d'induction, expriment un phénotype chondrocytaire et sont capables de former un tissu cartilagineux in vivo. Dans l'optique d'optimiser la différenciation chondrogénique des hCSTA, nous nous sommes intéressés à l'hypoxie et à un polysaccharide marin GAG-mimétique (GY785 DRS). Ces deux facteurs nous sont apparus comme de potentiels outils permettant l'optimisation de la différenciation chondrogénique en vue d'une utilisation en médecine régénérative du cartilage
Articular cartilage is a highly specialized connective tissue that covers the end of bone and forms the smooth surface of joints. Articular cartilage is an avascular, alymphatic, aneural tissue that has limited self-healing capabilities. Cartilage can be altered by traumatic injuries, inflammatory or degenerative diseases. Current surgical treatments for cartilaginous defects only allow to obtain short-term satisfactory results. Therefore strategies for long-term cartilage repair have been developed. These tissue engineering strategies are based on the use of chondrogenic cells, biomaterials and morphogens. In this context, we investigated the combined use of stem cells from human adipose tissue (hATSC) and a silated cellulose-based injectable self-setting hydrogel (Si-HPMC). First we have shown that hATSC exhibit stem cells features. We have then demonstrated that hATSC cultured within a 3D environment provided by Si-HPMC and in the presence of inductive medium, express a chondrocytic phenotype and are able to form a cartilaginous tissue in vivo. In order to optimize the chondrogenic differentiation of hATSC, we were finally interested in deciphering the potential roles of hypoxia and a marine polysaccharide GAG-mimetic (GY785 DRS) to improve chondogenic differentiation of hATSC. These two factors have emerged as potential tools to optimize the chondrogenic differentiation for use in regenerative medicine of cartilage

Les lésions dégénératives des tissus squelettiques affectent une part importante de la population et représentent un enjeu majeur de santé publique. Cependant, les approches thérapeutiques mises en place pour la réparation de ces tissus, souffrent de nombreuses limitations. Dans ce contexte, des efforts pluridisciplinaires pour développer des solutions thérapeutiques alternatives ont conduit à une nouvelle discipline, l’ingénierie tissulaire. Cette discipline se donne pour objectif de développer des substituts biologiques aux tissus squelettiques en développant des constructions hybrides associant des matrices tridimensionnelles avec des cellules. L’objectif de cette thèse a été d’évaluer le potentiel de deux exopolysaccharides (EPS) marins HE800 et GY785, en ingénierie des tissus squelettiques. Lors d’une première étude nous avons mis en place un mode de stérilisation adapté aux EPS marins. Dans le but de développer des matrices tridimensionnelles physiquement et biologiquement compétentes nous avons démontré dans une deuxième étude que l’association d’EPS marins à un hydrogel auto réticulant à base d’hydroxypropyl méthylcellulose silanisée (HPMC-Si) permettait d’augmenter ces propriétés mécaniques. Une troisième étude plus approfondie sur la construction associant l’EPS GY785 à l’hydrogel d’HPMC-Si à montrer les capacités de cette matrice à favoriser la prolifération et le maintien du phénotype de chondrocytes articulaires de lapin tout en fournissant un microenvironnement adéquate pour la production d’une matrice extracellulaire cartilagineuse. Les résultats de ces travaux montrent l’intérêt des EPS marins en ingénierie tissulaire et plus particulièrement de l’EPS GY785 en ingénierie tissulaire du cartilage
Degenerative hurts of skeletal tissue affect an important part of the population and represent a major stake in health care. However, the therapeutic approaches for the repair of these tissues, suffer from numerous limitations. In this context, a multidisciplinary efforts has been done to develop alternative therapeutic solutions, leading to a new discipline; tissue engineering. This discipline has for objective to develop biological substitutes, by developing hybrid constructs associating three-dimensional matrices with cells. The goal of this thesis was to estimate the potential of two exopolysaccharides (EPS) from marine origin HE800 and GY785 in skeletal tissue engineering. During a first study, we set up a sterilization method adapted to marine EPS. Then, toward the development of physically and biologically competent 3 D matrices, we demonstrated in the second study that the association of EPS to a sililated hydroxypropyl methylcellulose (Si-HPMC) increases the mechanical properties of the scaffold. The third study deepened on the biological properties of the GY785/Si-HPMC scaffold on cartilage tissue engineering with rabbit articular chondrocytes (RAC). Results indicate the ability of this scaffold to maintain and to recover a chondrocytic phenotype as well as the production of cartilage-like extracellular matrix. The results of these works show the interest of marine EPS in tissue engineering and more particularly, the significance of GY785 EPS in cartilage tissue engineering

Les prothèses valvulaires cardiaques actuellement commercialisées présentent des inconvénients importants. Les prothèses biologiques (xéno ou allo greffes) sont soumises à une dégénérescence progressive, et les prothèses mécaniques nécessitent un traitement anticoagulant à vie. Des perspectives nouvelles sont apparues avec l'ingénierie tissulaire, dont le but est de créer à partir d'un support non cellularisé (matrice biodégradable de polymère de glycogène, ou xénogreffe décellularisée) un substitut valvulaire « vivant » offrant une meilleur longévité et des performances hémodynamiques optimales, ainsi que des capacités de remodelage et de croissance. Nous avons élaboré un modèle de xénogreffe porcine décellularise implanté en position systémique puis pulmonaire chez un agneau et testé plusieurs modes de recolonisation de cette matrice, par différents types de cellules. La spécificité de notre projet était de tester in vivo la possibilité de recolonisation de matrices valvulaires par des cellules autologues de moelle osseuse, les valves obtenues étant soumises à des forces mécaniques supposées être responsables de la recolonisation cellulaire et de la régénération de la matrice extra-cellulaire. La première étape a été l'optimisation d'un processus de décellularisation. Nous avons retenu un protocole combinant les effets de solutions hypotoniques et d'un détergent anionique, le sodium dodecyl sulfate. L'étape suivante a été de tester les propriétés mécaniques d'une valve xénogénique décellularisée dans un modèle ovin (qui est le modèle de référence en pathologie valvulaire cardiaque), en flux artériel systémique. Une matrice valvulaire porcine a été implantée dans une aorte thoracique descendante chez 6 agneaux. Ses propriétés mécaniques en contrainte systémique étaient bonnes, sans rupture ni dilatation anévrismale, 2 à 16 semaines après l'implantation. Nous avons ensuite testé la possibilité de colonisation de cette valve xénogénique décellularisée porcine par des cellules souches endogènes stimulées par l'injection de granulocyte-Colony Stimulating Factor (G-CSF). Ce montage a été implanté chez 6 agneaux puis une évaluation hémodynamique, macroscopique et histologique a été réalisée à 3, 6, 8 et 16 semaines. Alors que le G-CSF recombinant humain induisait une croissance significative du nombre de globules blancs périphériques chez l'agneau, l'effet sur la valve était délétère, et induisait des réactions inflammatoires et de fibrose ressemblant à un rejet de greffe après 16 semaines. Nous avons ensuite testé les propriétés mécaniques de cette valve après son implantation dans l'artère pulmonaire sous circulation extra-corporelle, ainsi que l'effet de l'injection in situ de cellules autologues mononucléées médullaires (CMM) juste avant l'implantation chirurgicale. Ces valves pulmonaires porcines décellularisées ont été implantées chez 15 agneaux. Chez 9 animaux, des CMM autologues ont été injectées dans la valve immédiatement avant son implantation (groupe CMM), et chez 6 animaux, aucune injection cellulaire n'était réalisée (groupe contrôle). Un suivi de 16 semaines était réalisé comprenant l'étude fonctionnelle de la valve (échographique et angiographique) ainsi qu'une étude histologique. Les évaluations échographiques ne montraient aucune régurgitation dans chacun des 2 groupes et les index de perméabilité valvulaire étaient similaires. Les études histologiques montraient une prolifération myointimale plus importante et des dépôts calciques étaient mis en évidence dans le groupe contrôle par rapport au groupe CMM. Toutes les valves étaient recouvertes d'une monocouche de cellules endothéliales. Cependant chez 2 animaux une infiltration inflammatoire importante était retrouvée dans l'adventice. Ces résultats suggéraient que l'injection in situ de cellules autologues médullaires pouvait réduire la détérioration de valves xénogéniques décellularisées, mais également dans des circonstances inconnues favoriser des réactions inflammatoires locales Nous avons alors supposé que l'injection in situ d'une sous-population de CMM, les cellules souches mésenchymateuses (CSM) pouvaient promouvoir in vivo la recolonisation de nos substituts valvulaire sans entraîner de risque d'augmentation des réactions inflammatoires locales. Nous avons prélevé des CCM autologues 7 jours avant l'implantation chirurgicale. De cet échantillon, des cellules souches mésenchymateuses (CSM) ont été isolées par une culture cellulaire spécifique. Les valves porcines décellularisées ont été implantées dans l'artère pulmonaire sous circulation extra-corporelle chez l'agneau, ayant été au préalable injectées soit de CMM (n=7), soit de CSM (n=7). L'évaluation fonctionnelle des valves a été réalisée après 16 semaines par échographie, les valves ont été explantées en vue de leur analyse macroscopique et histologique. Après 4 mois, les gradients moyens transvalvulaires et distaux étaient significativement plus bas dans le groupe avec CSM que dans le groupe CMM. L'index de perméabilité était également significativement plus élevé dans le groupe CSM que dans le groupe CMM.. L'examen histologique montrait également que la disposition de la matrice et la colonisation cellulaire était plus proche de celle de valve native dans le groupe CSM que dans le groupe CMM.

Le cartilage articulaire peut être le siège de nombreuses atteintes d'origine métabolique, inflammatoire ou traumatique. Pour traiter ces différentes affections, l'ingénierie tissulaire dont le principe réside dans l'association de cellules, de matrices et de morphogènes semble prometteuse. Notre stratégie consiste à combiner des cellules souches issues du tissu adipeux (CSA) à un hydrogel injectable et auto-réticulant. L'objectif de ces travaux fut de déterminer des conditions de différenciation optimales afin d'orienter les CSA vers un phénotype stable et de favoriser la synthèse d'une matrice cartilagineuse. Notre travail s'est fondé sur l'étude de facteurs environnementaux du cartilage articulaire. Ainsi, nous avons pu démontrer l'influence de la dimensionnalité, de la tension en oxygène et l'intérêt des glycosaminoglycanes-mimétiques en vue d'application clinique de l'ingénierie tissulaire du cartilage
Cartilage can be altered by traumatic injuries, inflammatory or degenerative diseases. To address this clinical issue, cartilage tissue engineering strategies combining cells, biomaterials and morphogenic factors are promising. Our strategy associates adipose stem cells (ASC) with an injectable and self-setting hydrogel. The aim of the present study was to determine the optimal culture conditions to promote the chondrogenic differentiation of ASC and therefore the formation of a cartilaginous matrix in vitro and in vivo. Our approach was based on the use of morphogenic factors mimicking the articular cartilage environment. Thus, we were interested in deciphering the effects of the dimensionality, oxygen tension and glycosaminoglycanesmimetics on the chondrogenesis of ASC for their future use in cartilage engineering

Les maladies ostéoarticulaires représentent environ 10% de l'ensemble des pathologies identifiées en France chaque année. Ces maladies inflammatoires et dégénératives des articulations sont pour la plupart consécutives au vieillissement ou à un traumatisme et évoluent vers l'usure des cartilages, d'où un handicap sévère. Comme aucun traitement ne permet la réparation totale du tissu cartilagineux, la recherche médicale développe des techniques d'ingénierie tissulaire. Ces techniques utilisent des substrats polymériques et des cellules souches qui sont " contraints " de se développer pour former du tissu cartilagineux. Cependant, ces techniques ne peuvent pas encore être utilisées à l'échelle d'une articulation complète car il n'est pas possible de reproduire ex vivo à grande échelle la structure et les propriétés mécaniques et physicochimiques du cartilage articulaire. Dans ce contexte, les travaux de cette thèse ont permis de développer des matériaux polymères capables d'être implantés à l'échelle macroscopique dans les articulations pathologiques afin de combler l'usure des cartilages. Pour se faire, de nouveaux biomatériaux - hydrogels p(HEMA) - ont été obtenus en contrôlant le caractère hydrophile des hydrogels p(HEMA) au cours de leur synthèse chimique en présence de différents co-monomères (acide acrylique, acrylamide, acrylate d'éthylène et acrylate de butyle). Partant de là, les propriétés physicochimiques, mécaniques et tribologiques de ces nouveaux hydrogels ont été optimisées afin d'obtenir des propriétés similaires à celles du cartilage articulaire sain. Ensuite, la libération contrôlée de médicaments par ces hydrogels a été étudiée afin de minimiser les risques inflammatoires lors de leur utilisation en ingénierie tissulaire du cartilage articulaire.

L’ingénierie tissulaire vise à l’élaboration de prothèses biologiques par la régénération ou la culture, in vitro ou in vivo, de tissus ou d’organes. Dans la stratégie de culture in vitro, le développement de nouveaux outils, tels que des bioréacteurs, permettant la culture de cellules ou de tissus sous sollicitations mécaniques spécifiques au tissu est primordial. De plus, l’avancée de cette discipline dans la régénération des tissus nécessite de développer, dès à présent, des méthodes d’évaluation mécanique satisfaisantes permettant de comparer ces néo-tissus aux tissus sains selon des critères de sollicitations physiologiques. En effet, pour parvenir à une bonne évaluation de ces matériaux, il est nécessaire de pouvoir les tester sur des chargements représentatifs des sollicitations physiologiques auxquelles ils sont soumis. Nous avons ainsi, dans un premier temps, conçu et développé un bioréacteur de ligaments permettant la culture de cellules stimulées mécaniquement par des sollicitations cycliques de traction-torsion. Ce bioréacteur a été dimensionné afin de pouvoir obtenir des bio-prothèses de taille comparable aux ligaments et tendons à remplacer (4 à 5 cm de long). Nous avons, dans un deuxième temps, développé un modèle du comportement mécanique global de ces tissus à partir du formalisme thermodynamique développé au sein de notre laboratoire et des observations faites sur des tendons d’Achille de lapin. Ce modèle a pour but d’approfondir la compréhension des structures intervenant de façon prépondérante dans la qualité mécanique de ces tissus ainsi que l’évaluation et l’optimisation des matrices de support et des néo-tissus devant s’y substituer
Tissue Engineering aims to fabricate bio-prostheses by regenerating or culture, in vivo or in vitro, tissues or organs. In the in vitro strategy, developing new tools such as bioréactors which allow the culture of cells or tissues under their specific mechanical solicitations is a huge point. Moreover, the last advances of this discipline in regeneration of tissues require new mechanical model allowing their evaluation and comparison to native tissue under physiological loading. Indeed, in order to obtain a good evaluation of their mechanical quality, it is important to be able to applied mechanical solicitations linked to physiological ones. As a first step, a bioreactor of ligament allowing the culture of cells under mechanical solicitations of cyclic traction-torsion was designed and developed. This bioreactor was sized to potentially obtain a bio-prosthesis comparable to native tissue in term of size (4 to 5 cm long). In a second time, a mechanical model was elaborated based on a thermodynamic formalism developed in our laboratory and the observation made on rabbit Achilles tendons. The goals of this model are to improve our knowledge on the mayor structures involved into the mechanical quality of theses tissues and to evaluate and optimise the scaffolds and neo-tissues of substitution

Le ligament croisé antérieur (LCA) fait l’objet de lésions fréquentes, et l’étude de son comportement mécanique a alimenté de nombreux travaux durant les dernières décennies. Dans ce chapitre, un état des lieux des connaissances actuelles est dressé, avec une attention particulière portée à la modélisation de l’articulation du genou, puis à la proposition de substituts de LCA par ingénierie tissulaire.

Introduction : La muqueuse gingivale présente un potentiel de cicatrisation parmi les plus efficaces des tissus humains adultes. Le fibroblaste gingival joue un rôle primordial dans ces phénomènes de cicatrisation par ses interactions avec les éléments de la matrice extra-cellulaire (MEC). La peau, dont les capacités de cicatrisation sont moindres que la gencive, constitue un tissu de comparaison idéal pour étudier les phénomènes de cicatrisation. Ce travail propose de caractériser les différences entre gencive et peau à l’aide d’une cartographie des protéines de leur matrice extra-cellulaire respective et de leurs profils transcriptomiques. Matériels et méthodes : Les matrisomes et les profils d’expression génique (transcriptome) des fibroblastes gingivaux et dermiques ont été comparés après 14 jours de culture à confluence. Ces résultats ont été confirmés par l’analyse des bases de données publiques à l’aide d’outils bioinformatiques (GenePattern et GEO2R). Ils seront complétés par des modèles in vivo : deux prélèvements cutanés et gingivaux appariés chez trois souris saines (C57-Black 6) seront analysés comme précédemment. Résultats : Les résultats préliminaires montrent une surexpression des glycoprotéines dans la MEC des fibroblastes gingivaux. Ces dernières sont associées à la régulation de la synthèse collagéniques et élastiques. Ces résultats, confirmés par transcriptome, mettent en évidence une différence qualitative de la MEC synthétisée par ces deux types cellulaires. Discussion : Ces résultats montrent l’hétérogénéité du fibroblaste qui synthétise des MEC différentes en fonction de son origine tissulaire. Cette cartographie souligne la spécificité du tissu muqueux oral. Ces données préliminaires permettront d’identifier des protéines liées à la cicatrisation ad integrum de la muqueuse orale. Ces résultats pourraient ainsi orienter la fabrication de nouveaux supports en ingénierie tissulaire et présenter de nouvelles pistes thérapeutiques pour la cicatrisation cutanée pathologique