Microencapsulation de cellules hépatiques pour des études de virologie

Microencapsulation of hepatic cells for virology studies

• Auteur / Autrice : Nhu Mai Tran
• Direction : Cécile Legallais, Murielle Dufresne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Bio-ingénierie, biomécanique, biomatériaux
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microencapsulation

Cellules hépatiques

Virus de l'hépatite C

Virologie

Alginates

Génie tissulaire

Biomatériaux

Biotechnologie

Mots clés libres

Bio-ingénierie

Encapsulation

Alginate-PEG

Vhc

Ingénierie tissulaire

Résumé

La culture de cellules hépatiques en trois dimensions (3D), ainsi que l’ingénierie tissulaire, trouvent à l’heure actuelle de nouvelles applications en bioingénierie, et notamment en virologie pour l’étude de l’hépatite C. En effet, la mise en place de nouvelles stratégies antivirales nécessite la maîtrise de la culture du virus de l’hépatite C (VHC) dans des conditions mimant la physiologie de l’infection naturelle. L’accès à de nouveaux modèles de culture cellulaire permissifs au VHC représenterait donc une innovation importante pour les études sur le VHC et la production massive du virus. Les travaux de ce doctorat s’inscrivent dans cette optique et portent sur la mise au point d’un modèle de culture 3D de cellules hépatiques humaines. Celui-ci repose sur la microencapsulation d’une lignée de cellules hépatiques (Huh-7) permissives au VHC au sein de billes poreuses d’alginate-calcium. Notre démarche expérimentale repose sur la caractérisation physique et biologique de ce modèle, en modulant la composition du biomatériau (modification de la viscosité, de la concentration de l’alginate-sodium ou greffage de polyéthylène glycol (PEG)). Les résultats de ces travaux ont permis de déterminer une condition d’encapsulation qui allie une porosité de la matrice d’alginate compatible avec l’infection virale à un comportement cellulaire adéquat du fait de l’organisation tridimensionnelle des cellules et l’expression de récepteurs membranaires au VHC. Ce modèle de culture cellulaire a ensuite été soumis à différents tests d’infection par le VHC et d’autres types de virus hépatotropiques. A l’encontre des hypothèses ayant permis de définir les conditions d’encapsulation optimales, nous montrons que les cellules hépatiques encapsulées ne sont pas infectées ou ne produisent pas de particules virales, quels que soient le type de virus et les conditions d’infection utilisés. Ces résultats inattendus ouvrent des perspectives novatrices dans le cadre de la transplantation de cellules encapsulées.

Three dimensional (3D) hepatocyte cell culture and tissue engineering nowadays finds new applications in bioengineering, and more specifically in virologyand for hepatitis C studies. Indeed, the establishment of new antiviral strategies requires culture model for hepatitis C virus (HCV) that mimics the physiology of natural infection. New culture models permissive to HCV would thus appear as a promising innovation for HCV studies and mass production of virus. This PhD thesis is part of this perspective and focuses on the development of a 3D culture model of human hepatic cells. It is based on the microencapsulation of a hepatic cell line (Huh-7), permissive to HCV in calcium alginate porous beads. Our experimental approach is based on the physical and biological characterization of this model, after changes in the composition of the material (viscosity and concentration of sodium alginate, or polyethylene glycol (PEG) grafting). The results of these studies permitted to identify a condition for encapsulation which combines a matrix porosity compatible with viral infection with an adequate cell behavior due to a 3D cell organization and the expression of HCV membrane receptors. This culture model was submitted to various infection tests with HCV and others hepatotropic viruses. In contrast with the hypothesis leading to optimal encapsulation conditions, we showed that hepatic cells were not infected or did not produce viral particles, regardless of the virus and infection conditions used. These unexpected results open up innovative prospects in the context of cell transplantation.