Étude du potentiel ostéogénique du périoste et développement d'un hydrogel poreux pour la régénération osseuse

Study of the osteogenic potential of the periosteum and development of a porous hydrogel for bone regeneration

• Auteur / Autrice : Sandra Roumani
• Direction : Imad About, Martine Pithioux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du Mouvement Humain
• Date : Soutenance le 06/06/2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences du mouvement humain (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences du Mouvement Etienne Jules Marey (ISM)
• Jury : Président / Présidente : Charles Sfeir
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Imad About, Martine Pithioux, Morad Bensidhoum, Romain Debret, Jérôme Sohier, Charlotte Jeanneau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Charles Sfeir, Morad Bensidhoum

Mots clés

Mots clés contrôlés

Néovascularisation

Os -- Croissance

Hydrocolloïdes

Périoste

Os -- Régénération (biologie)

Mots clés libres

Régénération osseuse

Périoste

Hydrogel

Porosité

Ostéogenèse

Angiogenèse

Bone regeneration

Periosteum

Hydrogel

Porosity

Osteogenesis

Angiogenesis

Résumé

Différentes stratégies ont été développées pour la régénération de défauts osseux de taille critique. La majeure partie d'entre elles ont recours aux cellules souches mésenchymateuses. Cependant, malgré l'implication des cellules du périoste, ces dernières ne sont pas exploitées dans ces stratégies de régénération. Cette thèse a pour objectif d'isoler et de caractériser le potentiel ostéogénique des cellules de périoste humain in vitro et de le combiner à un nouvel hydrogel poreux de Dendrimères Greffés de Lysine (DGL) et de Polyéthylène Glycol (PEG) afin de régénérer les défauts de tailles critiques.Des cellules de périoste humain obtenues à partir d'explants ont été caractérisées par immunomarquage et leur potentiel ostéogénique a été démontré in vitro. En parallèle, le potentiel ostéogénique de l'hydrogel DGL/PEG a été évalué in vitro à l'aide de cellules endothéliales (HUVEC) et de Cellules Souches Mésenchymateuses de la moelle osseuse. Les cellules de périoste ont ensuite été cultivées au sein de l'hydrogel poreux. Les résultats ont démontré la biocompatibilité de l'hydrogel et le potentiel ostéogénique des cellules de périoste. Enfin, la combinaison de ces deux éléments a montré que les cellules étaient capables de coloniser l'hydrogel et d'y adhérer.En conclusion, un nouvel hydrogel poreux à base de DGL et de PEG a été mis au point. Sa combinaison avec les cellules de périoste représente une solution prometteuse pour la régénération osseuse.

A wide range of strategies have been developed for regenerating bone in critical size defects. Mesenchymal stem cells are used in the major part of these strategies. However, in spite of the implication of periosteum in the bone regeneration process, periosteal cells are given much less attention in these strategies. This work aims to characterize the osteogenic potential of human periosteal cells in vitro and to combine them with a new porous hydrogel of Dendrimers Grafted with Lysine (DGL) and Polyethylene Glycol (PEG), in order to regenerate the bone tissue.Human periosteal cells were obtained by the explants outgrowth method and have been characterized by immunostaining. Their osteogenic potential has been demonstrated. Concurrently, the osteogenic potential of the DGL/PEG hydrogel was evaluated in vitro and its interaction with endothelial cells (HUVEC) and Mesenchymal Stem Cells from the bone marrow was investigated. Then, periosteal cells were cultured within the porous hydrogel to evaluate the scaffold colonization. The results showed that the hydrogel was not cytotoxic and that the periosteal cells had an osteogenic potential in vitro. Finally, the combination of these two elements showed that the cells were able to colonize the hydrogel.In conclusion, this work allowed us to develop a new porous hydrogel based on DGL and PEG for bone tissue engineering applications. Its combination with the osteogenic potential of periosteal cells represents a promising solution for the repair of the bone tissue.