Patchs hydrogel bio-fonctionnalisés pour la régénération et la récupération fonctionnelle du myocarde

Bio-functionalized hydrogel patches for the regeneration and functional recovery of the myocardium

• Auteur / Autrice : Orianne Domengé
• Direction : Alexandra Clayer, Laurent David
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biomatériaux et polymères
• Date : Soutenance le 21/07/2020
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Michel Ovize
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexandra Clayer, Laurent David, Catherine Picart, Su-Ming Li, Laurence Bordenave
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Picart, Su-Ming Li

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cardiomyocytes

Infarctus du myocarde

Hydrocolloïdes

Chitosane

Mots clés libres

Chitosane

Hydrogel

Facteurs trophiques

Régénération cardiaque

Modèle in vivo

Modèle in vitro

Sécrétome

Patch

Chitosan

Hydrogel

Trophic factors

Cardiac regeneration

In vivo model

In vitro model

Secretome

Patch

Résumé

L’infarctus du myocarde est l’une des maladies les plus meurtrières dans le monde aujourd’hui. En cas de survie, le cœur du patient reste fragilisé dû à un amincissement de la paroi myocardique. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse a été de concevoir un patch biofonctionnalisé par des facteurs trophiques connus pour leurs propriétés bénéfiques sur la régénération du myocarde. Lors de son utilisation, le patch sera alors positionné sur la paroi amincie et devra permettre d’apporter un soutien mécanique au tissu lésé. Dans un premier temps, des patchs non enrichis, élaborés à partir d’hydrogel physique de chitosane, ont été étudiés de façon à définir quel type d’hydrogel était le plus approprié. Pour cela, après une étude des propriétés mécaniques des hydrogels de chitosane de différents degrés d’acétylation, les propriétés biologiques de ces biomatériaux ont pu être évaluées chez le rat sur un modèle d’infarctus du myocarde en phase chronique. L’adsorption des biomolécules dans les gels a également été étudiée, d’abord avec une protéine modèle (BSA), puis avec un cocktail de facteurs trophiques contenus dans les sécrétions de cellules souches mésenchymateuses (sécrétome). Le choix des sécrétomes s’est fait à partir d’une étude in vitro, dans laquelle certaines sécrétions ont montré une capacité à protéger les cardiomyocytes primaires en culture. Le patch hydrogel précédemment sélectionné a pu être enrichi par deux types de sécrétomes et implanté in vivo chez le rat. Les études chez l’animal nous ont permis de définir l’association patch hydrogel / sécrétome la plus prometteuse permettant une amélioration de la fonction cardiaque après 30 jours de traitement

Myocardial infarction is one of the deadliest diseases in the world today. If the patient survives, the heart remains weakened due to a loss of cardiomyocytes and consequently a thinning of the myocardial wall. In this context, the aim of this work was to design a patch biofunctionalized with trophic factors known for their beneficial properties on cardiac tissue regeneration. When use, the patch will be sutured onto the thinned wall and will have to provide mechanical support to the injured tissue. As a first step, unenriched patches made from physical chitosan hydrogel were studied in order to determine what kind of hydrogel was the most appropriate. To this end, after a study of the mechanical properties of chitosan hydrogels with different degrees of acetylation, the biological properties of these biomaterials were evaluated in vivo on a rat model of chronic myocardial infarction. The adsorption of biomolecules within the gels was also studied, first with a model protein (BSA) and then with an array of trophic factors contained in the secretion of mesenchymal stem cells (secretome). The choice of secretomes was based on an in vitro study, in which some secretomes showed an ability to protect primary cardiomyocytes in culture. The previously selected hydrogel patch was then enriched with two kinds of secretomes and implanted in rats. The animal studies allowed us to identify the most promising association “hydrogel patch / secretome” allowing an improvement in cardiac function after 30 days of treatment