Développement d’un substitut osseux hautement malléable et cohésif, un nouveau concept de matrice pour la régénération osseuse

Development of a highly moldable and cohesive bone substitute, a new scaffold concept for bone regeneration

• Auteur / Autrice : Cyril d' Arros
• Direction : Guy Daculsi, Olivier Malard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie, médecine et santé
• Date : Soutenance le 02/10/2020
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Regenerative Medicine and skeleton Research (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Hugues Pascal-Moussellard
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Laurence Bordenave, Maria-Pau Ginebra

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux dentaires

Ingénierie tissulaire

Mots clés libres

Phosphate de calcium biphasé

Bioactivité

Résumé

Depuis plusieurs décennies, les chercheurs proposent de nouvelles solutions de substituts osseux synthétiques efficaces. L’amélioration des propriétés de ces produits impose ces derniers en alternative sérieuse à l’os autologue (gold standard). Plusieurs générations de substituts et approches thérapeutiques sont clairement distinguables dans le développement de ces matériaux. Les biocéramiques, telles que les phosphates de calcium biphasés micromacroporeuses (MBCP®), ont démontré leur importante bioactivité lors de la régénération de perte osseuse. La formulation de dispositifs injectables et/ou modelables a permis d’optimiser leur utilisation en clinique. Enfin, l’ingénierie tissulaire a rendu le substitut osseux ostéogénique pour le traitement de cas cliniques très critiques. L’objectif de ce travail de thèse a consisté à développer un nouveau concept de matrice, réunissant tous les avantages décrits précedemment. Le substitut synthétique FDBS (Freeze Dried Bone Scaffold) composé de granules de MBCP et de polymère hydrosoluble, est à réhydrater par le chirurgien. Ce principe permet d’envisager un mélange avec du sang ou ses dérivés, des suspensions cellulaires, de la moelle osseuse, et autres principes actifs... L’implantation, en modèles de rat et de lapin, de FDBS réhydraté avec solution physiologique, a démontré une haute malléabilité et une cohésion supérieures aux produits actuels, accompagné d’une importante régénération osseuse. Le comportement in vitro de cellules souches mélangées dans FDBS (viabilité, adhésion, prolifération), permet d’envisager l’utilisation de notre matrice en ingénierie tissulaire.

From several decades, researchers have proposed new solutions for effective synthetic bone substitutes. The improved properties of these products make them a serious alternative to autologous bone (gold standard). Several generations of substitutes and therapeutic approaches are clearly distinguishable in the development of these materials. Bioceramics, such as biphasic micro-macroporous calcium phosphates (MBCP®), have demonstrated their important bioactivity in the regeneration of bone loss. The formulation of injectable and/or moldable devices has made it possible to optimize their use in clinical situations. Finally, tissue engineering has made osteogenic substitutes available for the treatment of very critical clinical cases. The objective of this PhD was to develop a new concept of scaffold, combining all the benefits described previously. The synthetic substitute FDBS (Freeze Dried Bone Scaffold) composed of MBCP granules and water-soluble polymer, is rehydrated by the surgeon. This principle makes it possible to mix with blood or its derivatives, cell suspensions, bone marrow, and other active components... The implantation, in rat and rabbit models, of FDBS rehydrated with physiological solution, has shown a high moldable and cohesive putty superior to current products, accompanied by an important bone regeneration. The in vitro behaviour of stem cells mixed into FDBS (viability, adhesion, proliferation), allows us to consider the use of our scaffold in tissue engineering strategy.