Reconstruction de cartilage auriculaire à l’aide de biomatériaux d’origine naturelle et application in vivo sur un modèle de lapin

Reconstruction of auricular cartilage using natural-derived scaffolds with an in vivo application in rabbit model

• Auteur / Autrice : Mira Hammad
• Direction : Karim Boumediene
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 16/04/2021
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie du cartilage, biotechnologie et télémédecine (Caen ; 2017-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Patricia Albanese
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Karim Boumediene, Patricia Albanese, Sylvie Testelin, Walid Rachidi, Bernard Devauchelle, Eric Maubert, Catherine Baugé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patricia Albanese, Sylvie Testelin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomatériaux

Matrice extracellulaire

Oreille

Cartilage

Génie tissulaire

Mots clés libres

Décellularisation

Cartilage auriculaire

Recellularisation

Biomateriel végétal

Feuillets cellulaire

Tissue engineering

Auricular cartilage

Cell sheets

Decellularization

Recellularization

Extracellular matrix

Plant scaffold

Résumé

La reconstruction des défauts du cartilage auriculaire nécessite une restauration appropriée par des sources cellulaires adéquates ainsi que la fourniture de supports appropriés pour les tissus. Ce travail visait à étudier différents échafaudages et biomatériaux pour l'ingénierie in vitro du cartilage auriculaire ainsi que la réparation in vivo du cartilage auriculaire chez des modèles de lapin. Nous avons d'abord montré que les périchondrocytes auriculaires sont les meilleurs candidats pour la régénération du cartilage auriculaire et que l'hypoxie n'est pas nécessaire à leur différenciation chondrogénique. Ces cellules ont formé avec succès des feuillets de cellules cartilagineuses que nous avons utilisés pour régénérer le tissu cartilagineux in vitro et pour combler et reconstruire les défauts du cartilage in vivo dans des modèles allogèniques de lapins. Nous avons ensuite testé des tissus dérivés de la cellulose en décellularisant un tissu de pomme. Une fois recolonisés avec des cellules, ces échafaudages ont surpassé les hydrogels d'alginate en augmentant la croissance et en régulant l'expression cartilagineuse dans différentes cellules de mammifères. Dans la dernière partie de la thèse, nous avons examiné des matrices sécrétées par les cellules et les avons utilisées comme revêtement pour différentes applications de culture cellulaire. Il est intéressant de noter que ces supports, une fois lyophilisés, ont favorisé la culture de cellules allo- et xénogéniques, augmenté la prolifération et stimulé la chondrogenèse. Nous avons également mis en évidence la préservation du phénotype lors de l’amplification des chondrocytes par passages successifs. Notre étude fournit de nouveaux outils et approches pour de multiples applications de culture cellulaire.

Successful reconstruction of auricular cartilage defects requires the appropriate restoration of the cartilaginous deformities by potential cell sources as well as providing suitable tissue supports. This work aimed to investigate different scaffolds and biomaterials for in vitro auricular cartilage engineering as well as in vivo auricular cartilage repair in rabbit models. We first showed that auricular perichondrocytes are the best candidates for auricular cartilage regeneration and hypoxia is not necessary for their chondrogenic differentiation. These cells successfully formed cartilaginous cell sheets which were used to regenerate cartilage tissue in vitro and to fill and reconstruct cartilage defects in vivo in allogenic rabbit models. Furthermore, we tested cellulose-derived tissue by decellularizing apple tissue and its use as a scaffold. Repopulated with cells, these scaffolds surpassed alginate hydrogels by enhancing colonization and upregulating the cartilaginous expression in different mammalian cells. In the final part of the thesis, we examined cell-secreted matrices and used them as a coating for different cell culture applications. Interestingly, these coatings promoted both allo- and xenogeneic cell culture, increased proliferation, and boosted chondrogenesis. We also highlighted phenotype preservation during chondrocytes expansion on these cell-secreted matrices. Our study provides novel tools and approaches for multiple cell culture applications.