Rôle du strontium en ingénierie tissulaire osseuse pour le développement d’une matrice composite de polysaccharides : application à la technique de Masquelet

Role of strontium for bone tissue engineering and the development of a polysaccharide-based composite matrix : application to Masquelet’s technique

• Auteur / Autrice : Camille Ehret
• Direction : Joëlle Amédée Vilamitjana
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Cellulaire et Physiopathologie
• Date : Soutenance le 06/10/2017
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Bioingénierie tissulaire
• Jury : Président / Présidente : Didier Mainard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Didier Letourneur
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Guignandon, Christèle Combes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Technique de la membrane induite

Hydroxyapatite

Polysaccharides

Régénération osseuse guidée

Génie tissulaire

Emploi en thérapeutique

Strontium

Mots clés libres

Strontium

Ingénierie tissulaire osseuse

Polysaccharides

Technique de Masquelet

Strontium

Bone tissue engineering

Polysaccharides

Masquelet’s technique

Résumé

La reconstruction de lésions osseuses complexes reste un défi dans le domaine de la chirurgie orthopédique et maxillo-faciale. A ce jour, la technique de référence reste la greffe d’os autologue. Cependant cette technique présente de nombreuses limites (risque d’infection, morbidité au site de prélèvement). Dans ce contexte, l’ingénierie tissulaire peut apporter des solutions de reconstruction innovantes. En effet l’utilisation de matrices ostéoconductrices et ostéoinductrices permettrait de remplacer l’autogreffe. Le premier objectif de ce travail a été de mettre au point une matrice de polysaccharides, contenant des particules d’hydroxyapatite (HA) dopées avec du strontium (Sr), afin de stimuler à la fois la régénération osseuse, mais également l’angiogenèse. Les résultats obtenus in vitro et in vivo nous ont permis d’optimiser la formulation de cette matrice, en termes de quantités de particules d’hydroxyapatite dopées par différents taux de substitution en strontium, dispersées au sein de la matrice. La deuxième partie de ce travail a été consacrée à l’application de cette matrice à la technique de Masquelet afin de remplacer l’utilisation de l’autogreffe. Cette procédure chirurgicale en deux temps, basée sur la formation d’une membrane induite, est utilisée fréquemment en chirurgie orthopédique et maxillo-faciale. Le premier temps opératoire utilise un ciment chirurgical, le (poly(méthyl)méthalcrylate, PMMA) qui entraîne la formation d’une membrane induite vascularisée. Notre travail a été de remplacer ce ciment par du silicone et d’étudier l’influence de la radiothérapie sur la qualité et la fonction de la membrane ainsi formée. Les premiers essais d’évaluation de cette matrice ont été réalisés chez le rat après résection segmentaire du fémur, suivie d’une procédure de radiothérapie. Les perspectives de ce travail sont d’évaluer la performance de cette matrice dans une lésion mandibulaire de grand volume, après irradiation, chez le gros animal.

Reconstruction of large and complex bone defects remains a challenge for orthopaedic and maxillo-facial surgery. The gold standard strategy for bone reconstruction is the autologous bone graft. However, this approach still exhibits some limitations (infection risks, morbidity at the donor site). In this context, tissue engineering can provide innovative solutions for bone reconstruction. Indeed, the use of osteoconductives and osteoinductives matrices could replace autograft. Based on previous data obtained by our laboratory, the first objective of this work was to develop a composite matrix of polysaccharides containing hydroxyapatite (HA) particles doped with strontium (Sr), to stimulate both bone formation and angiogenesis. In vitro and in vivo results allow us to optimize the amount of HA particules and the ratio of Sr-substitution within the polysaccharide-based matrix. The second part of this work was to apply this biomaterial in the context of Masquelet approach. These two time procedure surgery, based on the formation of an induced membrane, is commonly used in orthopaedic and maxillo-facial surgery. The first chirurgical step uses a surgical cement (poly(methyl)methalcrylate, PMMA) to promote around it the formation of a vascularized membrane. Our work was to replace this cement by silicone and to study the influence of radiotherapy treatment on the quality and the function of this induced membrane. The first preclinical evaluation of this matrix has been performed on a rat femoral segmental bone defect, followed by a radiotherapy procedure. The perspectives of this work are to evaluate the performances of this matrix on irradiated segmental mandibular bone defect in large animal.