Utilisation de dérivé de dextrane comme support de facteurs de croissance osseux

Dextran derivatives as bone growth factors carrier

• Auteur / Autrice : Marie-Christelle Degat
• Direction : Laurent Sedel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie de l'os, des articulations et biomatériaux des tissus calcifiés
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux biocompatibles

Souris

Facteur de croissance transformant bêta-1

Hydrogels

Dextrane

Résumé

L'objectif de cette étude était de développer, dans le cadre de réparation de défauts osseux de grande taille, une matrice support affine pour la Bone Morphogenetic Protein 2 (BMP2). Pour cela, des dextranes fonctionnalisés par des groupements carboxyméthyl benzylamides (DMCB) ont été étudiés. Il a été montré que l'interaction polysaccharides-BMP2 augmente avec le degré de substitution en groupements benzylamides. L'utilisation de cellules C2C|2, a mis en évidence une corrélation entre la capacité des DMCB à interagir avec la BMP2 et leur aptitude à potentialiser l'expression de phosphatase alcaline induite par la BMP2. Le DMCB D015 (le plus affin pour la BMP2) potentialise la bioactivité de la BMP2 de manière dose-dépendante in vitro (augmentation de l'activité phosphatase alcaline et de l'expression de l'ostéocalcine par les cellules C2C12) et in vivo (augmentation du potentiel ostéo-inducteur en site intramusculaire chez le rat). Il permet de maintenir la bioactivité de la BMP2 dans un surnageant de culture pendant au moins 6 jours. Le DMCB DOIS a ensuite été coréticulé avec du dextrane natif pour former des hydrogels poreux. Des cinétiques de libération du TGFb, ont montré in vitro que les hydrogels fonctionnalisés retiennent le TGFb, bio-actif durant de 3 semaines. Les hydrogels contenant peu de DMCB DO 15 retiendraient le TGFb, par des interactions ioniques ; les hydrogels fortement fonctionnalisés, par des interactions non-ioniques. Il a été montré l'importance du taux de DMCB incorporé sur le maintien de la bioactivité du TGFb, à long terme. Ces hydrogels ne retiennent pas la BMP2 in vitro et ne potentialisent pas la néoformation osseuse in vivo.

The aim of this study was to develop for bone defects, a carrier with affinity for the Bone Morphogenetic Protein 2 (BMP2). A dextran family, functionalised with carboxymethyl benzylamides (DMCB) moieties was investigated as candidate carrier. Affinity electrophoresis evidenced that polysaccharides - BMP2 interactions were enhanced with increasing benzylamides degree of substitution. A correlation between the DMCB capability to interact with BMP2 and the polysaccharides ability to potentiate BMP2-induced alkaline phosphatase expression, was evidenced by using C2C,2 myoblasts. DMCB DOIS, presenting the highest BMP2 affinity, was shown to potentiate in a dose dependant manner the BMP2 biological activity both in vitro (enhancement of alkaline phosphatase activity and. Osteocalcine expression of C2C|2 cells) and in vivo (enhancement of osteoinductive activity when implanted intramuscularly in rats). Moreover, when combined with DMCB DOIS, BMP2 remained biologically active in culture media supernatants for at least 6. To obtain matrices which interact with and protect bone growth factors, the DMCB DOIS was co-crosslinked with native dextran resulting in porous hydrogels. In vitro TGFb, kinetics showed the capability of functionalised hydrogels to retain bioactive TGFb) for over 3 weeks. It was demonstrated that hydrogels containing weak amount of DMCB DOIS retained TGFb| by ionic interactions; highly functionalised by non-ionic pathways. The bioactivity of retained TGFb; was higher in weakly functionalised hydrogels compared to highly functionalised ones. These hydrogels do not retain the BMP2 in vitro, nor potentiate bone formation in vivo. -