Développement d'un modèle bio-imprimé de muqueuse humaine

Implementation of a bioprinted human mucosa equivalent for the study of host/virus interactions

• Auteur / Autrice : Eléa Boucard
• Direction : Franck Halary, Jean-Yves Hascoët, Luciano Vidal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 07/12/2021
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Transplantation et Immunologie
• Jury : Président / Présidente : Christophe A. Marquette
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Joëlle Amédée Vilamitjana, Catherine Chaussain-Miller

Mots clés

Mots clés contrôlés

Muqueuse orale

Nébulisation

Bioimpression

Mots clés libres

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Résumé

Le développement des techniques d’impression 3D a permis de produire des modèles de structures complexes (telles que des lésions ou pathologies) et reproductibles. Ce projet de thèse s’inscrit dans la volonté de fournir des équivalents de muqueuse orale (OME, oral mucosal equivalent). Pour mener à bien ces travaux, un hydrogel composé de gélatine, d’alginate et de fibrinogène (GAF) a permis d’imprimer par micro-extrusion des équivalents de tissus conjonctifs (CTE) à l’aide fibroblastes gingivaux. Il a été mis en évidence la possibilité d’imprimer cette encre à température ambiante de façon reproductible tout en maintenant la viabilité des FB et leur capacité à rétracter la matrice. La nébulisation de kératinocytes à la surface des CTE a été rendue possible par l’identification d’un dispositif médical adaptable à l’imprimante et a montré une viabilité cellulaire importante. Les études histologiques sur les OME ainsi produits n’ont pas confirmé la présence d’un épithélium pluristratifié. En revanche, les analyses immunohistochimiques sur coupes congelées ont montré la présence de kératinocytes basaux, capable d’adhérer aux CTE et d’y proliférer ainsi que la néosynthèse de collagène IV. Les résultats obtenus sont prometteurs pour le développement d’un épithélium et d’un modèle gingival 3D complet. Ce travail propose de combiner, pour la première fois, l’impression 3D et la nébulisation afin de produire un OME. Ce tissu modèle permettra d’apporter une solution reproductible, facilement contrôlable et permettra de s’affranchir des modèles animaux dans le cadre de l’étude des mécanismes d’infections virales spécifiques à l’homme telles que celle du cytomégalovirus.

The rise of 3D bioprinting technologies has provided a mean for the production of intricate (such as lesions or pathologies) and reproducible models. This thesis project aims to offer oral mucosal equivalents (OME). To carry out this work, a bioink composed of gelatin, alginate and fibrinogen (GAF) was used to print connective tissue equivalents (CTE) by microextrusion using gingival fibroblasts. It was demonstrated that the ink could be printed at room temperature in a reproducible manner while maintaining the viability of FBs and their ability to shrink the matrix. Nebulization of keratinocytes on the surface of CTEs was made possible by identifying a medical device adaptable to the printer and showed significant cell viability. The histological evaluations did not confirm the presence of a pluristratified epithelium. However, the immunohistochemical analyses on frozen sections showed the presence of basal keratinocytes, capable of adhering to and proliferating on the CTEs, as well as the neosynthesis of collagen IV. The results obtained are promising for the development of an epithelium and a complete 3D gingival model. This project proposes to combine, for the first time, 3D printing and nebulization to produce an OME. This model tissue will provide a reproducible and easily controllable solution and will allow us eliminate animal models from the study of the mechanisms of human-specific viral infections specific such as cytomegalovirus.