Études des interactions entre cellules souches et surfaces implantaires nanostructurées

par Sandrine Lavenus

Thèse de doctorat en Médecine. Biologie, médecine et santé. Biologie cellulaire

Sous la direction de Pierre Layrolle et de Guy Louarn.


  • Résumé

    Les implants métalliques permettent des réhabilitations prothétiques présentant de fort taux de succès cliniques grâce leurs propriétés de surface. Différentes études ont montré que les propriétés de surfaces telles que la rugosité et la composition chimique modulent l'adhésion et la différenciation cellulaire et par conséquent, l'ostéointégration des implants. L'étude des intéractions entre les cellules et les surfaces implantaires est essentielle pour la compréhension de leur intégration tissulaire. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail a été l'étude de l’adhésion et la différenciation de cellules souches mésenchymateuse (CSM) sur des surfaces en titane nanostructurées mimant la chimie de l’implant. Dans un premier temps, nous avons étudié l'adhésion et la différentiation des CSM sur des substrats ayant une composition différente et une rugosité similaire. Puis, des surfaces de titane nanostructurées ont été réalisées et caractérisées. Une évaporation de titane a été réalisée sur des membranes de polycarbonate percées par des pores de 50, 200 ou 400 nm de diamètre. Une méthode d’anodisation a permis d'obtenir une surface en nid d'abeille avec des pores de 30, 50 et 100 nm de diamètre. La dernière étape de ce travail a consisté à étudier les intéractiosn entre CSM et surfaces nanostructurées. L’adhésion et la différenciation ostéoblastique ont été étudiées par immunomarquage, analyse d’image et PCR arrays suivit de Q-PCR. Enfin, l'histomorphométrie après 1 et 3 semaine d'implantation de fil de titane anodisée dans des tibias de rats a permis de caractériser l'ostéointégration des implants et une corrélation avec les résultats obtenu in vitro. La caractérisation des propriétés de surfaces et l'étude biologique des différents types cellulaires sur ces surfaces permettront de mieux appréhender le comportement cellulaire et ces conséquences dans l'ostéointégration des implants en titane.

  • Titre traduit

    Study of the interactions between mesenchymal stem cells and nanostructured implant surfaces


  • Résumé

    Metal implants allow nowadays prosthetic rehabilitations with high clinical success due to their surface properties. Some studies have shown that surface properties such as roughness, wettability and chemistry changed the adhesion and differentiation of cells, and thereby, the integration of implant in tissues. Understanding of the interactions between cells and implant surfaces is essential in the field of tissue engineering and biomaterials. Attachment, adhesion and spreading of cells establish the first step of interaction between cells and surfaces and, so the quality of this step determined the cell capacity to proliferate and differentiate on implant surface. In this context, the aim of this study was to study the adhesion and differentiation of human mesenchymal stem cells (hMSC) on nanostructured surface. In the first part, the adhesion, proliferation and differentiation of hMSC, osteoblasts and gingival fibroblasts were compared on substrates with similar surface roughness and wettability, but different chemistries. Secondly, nanostructured titanium surface were realized and characterized. Titanium vapor deposition was performed on polycarbonate membranes with pores of 50, 200 or 400 nm of diameter. Anodisation also allowed obtaining a regular surface with pores of 30, 50 and 100 nm of diameter. In the last part of this work, the adhesion and osteoblastic differentiation of hMSC were studied on these nanostructured surfaces. Cell adhesion and differentiation have been investigated using staining, immunostaining, image analysis and gene expression. Finally, histomorphometric analysis of anodized implant after 1 and 3 weeks of implantation in rat tibia allowed the characterization of osteointegration. The characterization of surface properties and biological study of different cell type on nanostructured surface was necessary to understand the behaviour of cells and so, the consequence for the osteointegration.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (209-[11] f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 191-209 [330 réf.]

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. BU Santé.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 10 NANT 16-VS
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.