Développement d’un nouveau produit d’ingénierie du tissu osseux à l’aide de matrices macroporeuses de polysaccharides

RésuméLes échecs rencontrés dans le domaine de la substitution osseuse utilisant les biomatériaux, associés ou non à des cellules ostéoformatrices, ou encore à des facteurs de croissance sont le plus souvent liés à un défaut de vascularisation de ces implants. L’objectif de ce projet est de mettre en place un nouveau produit d’ingénierie tissulaire à l’aide d’une matrice macroporeuse biodégradable composée de polysaccharides et de cellules issues du tissu adipeux d’origine humaine qui seront orientées vers le lignage endothélial et ostéoblastique sous contraintes biochimiques et/ou sous contraintes mécaniques (culture en bioréacteur). Cette combinaison de facteurs matriciels, cellulaires, biochimiques et mécaniques a pour mission de stimuler à la fois la formation osseuse et la revascularisation du tissu néoformé. Des études in vitro ont tout d’abord été menées afin d’évaluer la capacité de différenciation des cellules issues du tissu adipeux à s’orienter vers le lignage ostéoblastique et endothélial. La réponse de ces cellules aux matrices à base de polysaccharides a été évaluée pour les deux types cellulaires. Les études expérimentales ont ensuite été réalisées chez la souris et le rat dans deux modèles d’implantation : en site sous-cutané chez la souris et en site osseux dans le condyle fémoral chez le rat. Des résultats très favorables ont été ainsi obtenus et la nature du tissu néoformé à été mise en évidence par des techniques d’imagerie non invasives (microtomographie aux rayons X, imagerie par résonance magnétique) et par des techniques standard d’histologie.

Failures in the field of bone replacement using biomaterials, with or without bone-forming cells, or growth factors are mostly related to defective vascularization of the implants. The objective of this project was to develop a new product of tissue engineering using a macroporous and biodegradable matrix composed of polysaccharides and cells derived from adipose tissue able to differentiate towards the endothelial lineage and osteoblastic with biochemical and/or mechanical stress (culture in a bioreactor). This combination of matrix, mesenchymal stem cells, biochemical and mechanical factors aims to stimulate both bone formation and revascularization of the newly formed tissue. In vitro studies were conducted to assess the ability of differentiation of cells derived from adipose tissue to shift toward the osteoblast and endothelial lineage. Experimental studies have been conducted in mice and rats using two experimental models: the subcutaneous site in mice and a critical size bone defect in the femoral condyle in rats. Very encouraging results were obtained and the nature of the newly formed tissue was evidenced by non-invasive imaging techniques (X-ray microtomography, magnetic resonance imaging) and by standard histological methods.