Ingénierie tissulaire en chirurgie colorectale : du défect pariétal au remplacement d’organe : étude in vitro et in vivo

Colorectal tissue engineering : from colonic wall defect to organ replacement

• Auteur / Autrice : Quentin Denost
• Direction : Laurence Bordenave
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Cellulaire et Physiopathologie
• Date : Soutenance le 24/10/2014
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement d'accueil : Université Bordeaux-II (1971-2013)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Bioingénierie tissulaire
• Jury : Président / Présidente : Laurent David
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Éric Rullier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves Panis, Emmanuel Pauthe

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chirurgie colorectale

Génie tissulaire

Mots clés libres

Ingénierie tissulaire

Colon

Rectum

Tissu colorectal

Chitosane

Fraction stromale vasculaire

Cellules mesenchymateuses

Tissue engineering

Colon

Rectum

Colorectal tissue

Chitosan

Stromal vascular fraction

Stem cells

Résumé

L’ingénierie tissulaire représente un nouvel outil en chirurgie colorectale pour la prévention et le traitementdes fistules et pour la substitution sphinctérienne et rectale après chirurgie d’exérèse. Ce travail comprend :1) La sélection de la composante matricielle : in vivo, en remplacement d’un défect de paroi colique, 2matrices ont été comparées chez 16 lapins : groupe A, matrice de sous-muqueuse intestinale de porcdécellularisée (SIS, BioDesign®), référente; groupe B, matrice de chitosane, innovante. Les animaux étaientsacrifiés à 4 et 8 semaines. A 8 semaines, une régénération épithéliale plus précoce, un meilleur contrôle dela réponse inflammatoire avec un rapport de fibrose plus faible et l’obtention de quelques îlots de cellulesmusculaires lisses sont obtenus dans le groupe B.2) La confection d’un gel de délivrance cellulaire: in vitro, fibrine et chitosane ont été combinés selondifférentes formulations pour sélectionner un gel composite fibrine-chitosane, caractérisé par des testsmécaniques, de viabilité et de prolifération cellulaires et l’étude de son ultrastructure.3) Leur combinaison : in vivo, en remplacement d’un défect de paroi colique, nous avons comparé chez 20porcs la matrice acellulaire de chitosane à la matrice cellularisée par la fraction stromale vasculaireautologue, isolée et contenue dans le gel composite fibrine-chitosane. A 8 semaines, un recouvrementmuqueux complet de la zone implantée était observé dans les 2 groupes avec une régénération ad integrumde la paroi colique, y compris des cellules musculaires lisses confirmées par immunohistochimie, et unrapport de fibrose significativement plus faible dans le groupe cellularisé (15% vs. 50%, p=0,01). Enfin, unematrice de chitosane circonférentielle cellularisée a remplacé un défect colique de 2 cm de longueur chez 3porcs avec succès.Avec les critères de jugement tels que faisabilité technique, comportement matriciel et qualité de larégénération tissulaire, le chitosane présente un intérêt majeur pour la régénération tissulaire colorectale.

Tissue engineering is a new tool in colorectal surgery for the prevention and treatment of fistula and rectalsphincter substitution after surgery for resection. This work includes:1) The selection of the matrix component : in vivo, 2 matrices were compared in 16 rabbits: Group A, matrixof decellularized swine intestinal submucosa (SIS, BioDesign ®), or reference matrix; Group B, a three layersmatrix of Chitosan hydrogel, or new matrix. The animals were sacrificed at 4 and 8 weeks. At 8 weeks, earlierepithelial regeneration, better control of the inflammatory response with a lower fibrosis report and obtainingof some islets of smooth muscle cells are obtained in the B group.2) The conception of an optimal delivering cells system: in vitro, fibrin and Chitosan were combined accordingto different formulations for Select a composite gel fibrin-Chitosan, characterized by mechanical tests, viabilityand cellular proliferation and the study of its ultrastructure.3) Their combination: vivo, in lieu of a colonic wall defect, we compared, in 20 pigs, acellular Chtiosan matrixto Chitosan matrix cellularized by autologous stromal vascular fraction isolated and contained in the gelcomposite Chitosan-fibrin. At 8 weeks, a full mucosal recovery was observed in the 2 groups with recovery adintegrum of the colonic walls, including smooth muscle cells confirmed by immunohistochemistery. Thefiborsis ratio was significantly lower in the cellularized group (15% vs. 50%, p = 0, 01). Finally, a cellularizedmatrix of circumferential Chitosan has successfully implanted to replace a colonic defect of 2 cm in length in3 pigs success. With end points such as technical feasibility, matrix behavior and quality of tissueregeneration, Chitosan has a major interest for the Colorectal tissue regeneration.