Médecine régénératrice du disque intervertébral : mise au point et évaluation de biomatériaux électrospinés pour la régénération de l'Annulus fibrosus

• Auteur / Autrice : Maude Gluais
• Direction : Catherine Le Visage, Jérôme Guicheux, Johann Clouet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie, médecine et santé
• Date : Soutenance le 18/12/2018
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Jury : Président / Présidente : Hugues Pascal-Moussellard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Wilhelm, Esther Potier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Médecine régénératrice

Poly (epsilon-caprolactone)

Hernie discale

Disques intervertébraux

Mots clés libres

Électrospinning

Résumé

Le disque intervertébral est un composant fondamental de la colonne vertébrale jouant un rôle essentiel dans la mobilité du rachis. Il a été montré que 20% des lombalgies chroniques sont liées à une hernie discale, définie comme la protrusion du Nucleus pulposus (NP), à travers l’Annulus fibrosus (AF), dans le canal rachidien pouvant induire la compression d’une racine nerveuse à l’origine des douleurs dites «projetées». Les lésions au sein de l’AF permettent l’entrée de vaisseaux et terminaisons nerveuses rendant le DIV lui-même douloureux, il s’agit de douleurs dites « discogéniques ». Actuellement, la procédure chirurgicale utilisée est la discectomie partielle qui consiste à enlever la partie herniée et ainsi décomprimer la racine nerveuse impliquée dans la douleur projetée. Bien qu’efficace à court terme, les résultats cliniques à long terme sont plus ou moins satisfaisants. En effet, les défauts au sein de l’AF persistent avec le temps et sont associés à un risque de 20% de réapparition d’une hernie discale et conduisent à une augmentation de 20% de la fréquence d’apparition de la dégénérescence discale. Dans ce contexte, cette thèse a pour objectif de développer à l’aide de la technique d’électrospinning un biomatériau non cellularisé dont la structure reproduit l’organisation fibreuse de l’AF natif. La capacité de ce biomatériau à promouvoir une infiltration spontanée de cellules de l’AF, leur orientation et le dépôt d’une matrice extracellulaire orientée, a ensuite été testée dans un modèle de culture d’explant d’AF de brebis. Enfin, la stimulation de la régénération de l’AF par ce biomatériau a été évaluée dans un modèle de défaut annulaire induit chez la brebis.

The intervertebral disc is a fundamental component of the spine which plays an essential role in the mobility of the spine. It has been shown that 20% of chronic low back pain is related to a disc herniation, defined as the protrusion of the Nucleus pulposus (NP), through the Annulus fibrosus (AF), in the spinal canal that can induce the compression of a nerve root and cause radicular pain. Moreoever, lesions within the AF allow the entry of vessels and nerve endings that make the IVD itself painful, which is called ''discogenic'' pain. Currently, the surgical procedure used is partial discectomy, which consists in removing the herniated tissue, thus decompressing the nerve root involved in the radicular pain. Although short term efficiency has been proven, long-term clinical outcomes are questionable. Indeed, defects within the AF persist in time due to the limited intrinsic healing capacity of the AF and are associated with a 20% risk of reoccurrence of a disc herniation and lead to a 20% increase in the frequency of occurrence of disc degeneration. In this context, the objective of this thesis was to develop, using the electrospinning technique, a non-cellularized biomaterial whose structure reproduces the fibrous organization of native AF. Subsequently, the ability of this biomaterial to promote spontaneous infiltration of AF cells, their orientation and the deposition of an oriented extracellular matrix was tested in a sheep AF explant culture model. Finally, the stimulation of AF regeneration by this biomaterial was evaluated in an induced annular defect model in the sheep.