Magnétisme et cellules souches : nouveaux outils pour l'ingénierie tissulaire et l'étude de la différenciation cellulaire

Magnetism and stem cells : new tools for tissue engineering and cell differentiation study

• Auteur / Autrice : Vicard Du
• Direction : Claire Wilhelm
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules stromales mésenchymateuses

Magnétisme

Nanoparticules magnétiques

Différenciation cellulaire

Cellules souches

Génie tissulaire

Mots clés libres

Assemblage cellulaire

Résumé

Le concept d'ingénierie tissulaire, a pour but de développer de nouvelles technologies d'assemblages cellulaires, moléculaires et matricielles et des stratégies thérapeutiques aussi bien pour le remplacement de tissus, que pour la création de modèles pour l'évaluation de médicaments ou pour des études plus fondamentales telle la différentiation cellulaire. Dans le cadre de notre thèse, nous avons développé de nouvelles stratégies magnétiques en exploitant la manipulation 3D de cellules souches rendues magnétique vers le concept d'assemblage cellulaire en agrégat organisé en 3D. D'un côté, nous avons démontré qu'il est possible de créer des structures purement cellulaires à partir de cellules souches mésenchymateuse (MSCs) sous forme de bâtonnets, de taille millimétrique. Sachant que ces cellules possèdent la capacité de se différencier en cellules de l'os, cartilage et adipeuses. De l'autre nous avons réussi à confiner des MSCs dans des matrices de soutien poreux pour optimiser la différenciation vers le cartilage et son utilisation en tant que biomatériaux. L'autre objectif de la thèse répond davantage aux problématiques actuelles du contrôle de la différentiation de cellules souches embryonnaires pluripotente. Derrière le potentiel de ces cellules, se cache un problème majeur. En effet, sans aucun contrôle, ces cellules donnent lieu à un amas hétérogène de types cellulaires, qui complique la finalité thérapeutique. L'idée de cette seconde partie de la thèse est d'exporter les techniques magnétiques développées auparavant dans le but d'explorer le rôle de forces mécaniques cycliques sur la différenciation de ces cellules organisées magnétiquement sous forme d'agrégats 3D.

Tissue engineering concept aim to develop new technologies for tell, molecular, and matrix assembling, and also therapeutic strategies for tissues replacement as well as new models for drug screening or tell differentiation studies in fundamental research. To obtain a 3D organized tell assembling, it is necessary to interact, organize, and stimulate the tell remotely. It's why magnetic forces, creates remotely by external fields, are good candidates for such application, when we couple with magnetized cells. As part of this thesis, we developed new magnetic strategies by exploiting 3D manipulation of magnetized stem cells to cellular assembling. In one side, we demonstrated the possibility to form a cellular rod-like structure from mesenchymal stem tell (MSCs), with a millimetric size. Knowing that these cells have the capacity to differentiate into bone, cartilage, and adipose cells. In the other side, we success to confine MSCs in a porous support matrix in order initialize the differentiation toward cartilage biomaterial. Another aim of this thesis was more connect to the actual issues which is the control of the embryonic stem tell differentiation. These cells have the property to differentiate into any type of cells that compose our body. In fact, without any control, these cells become a cluster of heterogeneous tell types, which complicated the therapeutic purpose. The idea here is to export the magnetic technique that developed previously in order to explore the impact of cyclic and mechanical forces on the differentiation of these magnetically organized tell i a 3D aggregates.