Développement d’une approche de bio impression 3D intégrative, in situ et in vivo, pour la régénération osseuse

Developping an in situ and in vivo 3D Bioprinting integrative approach for bone regeneration

• Auteur / Autrice : Nicolas Touya
• Direction : Raphaël Devillard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Cellulaire et Physiopathologie
• Date : Soutenance le 02/12/2022
• 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 : Gilles Subra
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Subra, Anne Des Rieux, John Lopez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Subra, Anne Des Rieux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Os -- Régénération (biologie)

Cellules souches

Bioimpression

Génie tissulaire

Mots clés libres

Ingénierie tissulaire

Bio-impression Assistée par Laser

Os

Cellules souches

Tissue engineering

Laser Assisted Bioprinting

Bone

Stem cells

Résumé

Face à l'enjeu de santé publique majeur que demeurent les pertes osseuses, l'ingénierie tissulaire a pour objectif d'identifier et mettre au point des matériaux susceptibles de restaurer le tissu osseux en respectant sa physiologie sur le long terme. La Bio-impression Assistée par Laser (LAB) fait partie des outils permettant la caractérisation, et la mise au point de nouveaux matériaux dans un contexte d'application in situ et in vivo. La première partie de ces travaux de thèse a été consacrée à l'étude d'une nouvelle encre-matériau, dont la formulation à base de silicium tricalcique et de collagène bénéficiait d'une propriété de changement d'état sol-gel, afin de servir de substrat et de support rigide pour l'impression de cellules possédant un potentiel de régénération osseuse avantageux. Après une caractérisation in vitro, cette encre a pu être appliquée in vivo au sein d'un modèle de défaut critique de calvaria murine. La seconde partie de ce manuscrit s'inscrit dans une démarche d'ouverture de la versatilité de la technologie laser vers une utilisation multiple, en tant qu'outil de bio-impression, mais également pour la découpe et la texturation de tissu. Pour la première fois, l'impact de la texturation de tissu osseux pour offrir de nouvelles possibilités à l'interface os-greffon a été étudié. L'ensemble de ces travaux soulignent l'intérêt et les nouvelles perspectives que continue de générer la technologie laser au service de l'ingénierie tissulaire

Faced with the major public health issue of bone loss, tissue engineering aims to identify and develop materials that can restore bone tissue, while respecting its physiology on a long term perspective. Laser Assisted Bioprinting (LAB) is one of the tools used to characterize and develop new materials in a context of in situ and in vivo application. The first part of this thesis work was devoted to the study of a new ink-material, whose formulation based on tricalcium silicate and collagen benefited from a sol-gel state change property, in order to serve as rigid support and substrate to host and printed cells with an advantageous bone regeneration potential. After an in vitro characterization, this ink could be applied in vivo in a critical defect model of murine calvaria. The second part of this manuscript was part of a process of opening the versatility of laser technology towards a multiple use, as a bioprinting tool, but also for cutting and texturing tissue. For the first time, the impact of texturing bone tissue to offer new possibilities at the bone-graft interface has been studied. All these works underline the interest and the new perspectives that laser technology keeps on generating in the service of tissue engineering