Développement d'un système de culture perfusé pour l'élaboration de modèles de tissus osseux

Design of a perfusion culture system for bone tissue models development

• Auteur / Autrice : Mikhael Hadida
• Direction : Jérémie Pourchez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et Ingénierie
• Date : Soutenance le 06/12/2019
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ed Sis 488
• Partenaire(s) de recherche : etablissement de préparation : École nationale supérieure des mines (Saint-Etienne ; 1816-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Ingénierie et Santé / CIS-ENSMSE
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Bardet, Jacques Leng, Laurence Vico-Pouget, Stéphanie Descroix, Hervé Petite, David Marchat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Claire Bardet, Jacques Leng

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mécanique des fluides

Bioréacteurs

Multiplication in vitro

Tissu osseux

Mots clés libres

Modèle in vitro

Os

Bioréacteurs à perfusion

Mécanique des fluides

Bone

In vitro models

Perfusion bioreactor

Fluid mechanics

Résumé

L’utilisation des modèles animaux reste la norme en biologie pour la recherche fondamentale comme pour les tests de nouveaux médicaments, mais présente de lourds désavantages éthiques, scientifiques et financiers. Pour ces raisons, certaines procédures biologiques s’orientent vers un changement de paradigme des modèles animaux vers les modèles in vitro de tissus et/ou d’organes miniaturisés générés à partir de cellules humaines. Pour l’heure, les modèles de tissus osseux restent rudimentaires, et l’influence des paramètres de culture sur le comportement cellulaire est globalement inconnue.Cette thèse a pour objectif de développer un système innovant de culture en trois dimensions perfuse permettant la culture maitrisée, standardisée et simplifiée de tissus osseux modèles fabriqués in vitro sur des supports de culture; exploitable notamment dans le cadre de la biologie exploratoire, de la recherché pharmaceutique ou des études précliniques. Le manuscrit s’articule autour d’une analyse critique de la littérature, de la conception du dispositif de culture et des stratégies de valorisation (brevet, projet européen) mises en place pour assurer la pérennité du projet.

Animal models remain the “gold standard” in biology for both fundamental research and drug development. However, these models are also associated with heavy ethical, scientific and economic drawbacks. For those reasons, some biological procedures are headed towards a paradigm shift from animal testing to in vitro tissue and organ models. At the time, current bone tissue models remain rudimentary, and the exact influence of culture parameters on cell behavior is still mostly unknown.This aim of this thesis is the development of an innovating 3D perfused culture system, allowing the controlled, standardized and streamlined production of scaffold-based bone tissue models dedicated to fundamental biology, pharmaceutical and preclinical studies. The manuscript is built around a critical analysis of the literature, the resulting design process and the valorization strategies (patent, European project) developed to ensure the project continuity.