Fonctionnalisation des allogreffes ombilicales humaines : applications en médecine régénérative osseuse

Functionalization of human umbilical allografts : applications in bone regenerative medicine

• Auteur / Autrice : Loïc Scomazzon
• Direction : Halima Kerdjoudj
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 14/06/2023
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie, Chimie, Santé (Reims ; 2018-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biomatériaux et inflammation en site osseux (BIOS) (Reims, Marne)
• Jury : Président / Présidente : Astrid Watrin-Pinzano
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Halima Kerdjoudj, Nicolas Blanchemain, Benoît Frisch, Marlène Durand, Adrien Baldit, Julien Braux, Fany Reffuveille
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nicolas Blanchemain, Benoît Frisch

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tannique, Acide

Réticulation (polymérisation)

Immunomodulation

Déchets biomédicaux

Emploi en thérapeutique

Cordon ombilical

Cellules stromales mésenchymateuses

Implants dentaires

Os -- Croissance

Os -- Régénération (biologie)

Prothèses internes

Matériaux

Greffe (chirurgie)

Biomatériaux

Matériaux dentaires

Maladies

Parodonte

Parodontopathies

Mots clés libres

Régénération osseuse

Gelée de Wharton

Matrice de collagène

Réticulation chimique

Génipine

Acide tannique

Bone regeneration

Wharton's jelly

Collagen matrix

Chemical crosslinking

Genipin

Tannic acid

Résumé

Les maladies parodontales, tout comme les traumatismes de la mâchoire, peuvent compromettre l'intégrité du parodonte et engendrer des pertes osseuses, pouvant conduire à la perte de l'organe dentaire. Les biomatériaux de comblement et les membranes de régénération osseuse guidée sont utilisés pour restaurer le volume osseux déficient, préalable à la pose d’implants dentaires. Les propriétés biologiques de la gelée de Wharton (GW), issue du cordon ombilical, en font une alternative pertinente et éthique à l’utilisation des tissus xénogéniques et allogéniques pour le développement de biomatériaux pro-régénératifs. Cette thèse visait à valoriser ce déchet biomédical pour le rendre biocompatible en vue de son utilisation en médecine régénératrice osseuse. Ainsi, nous avons établi une méthode efficace de décellularisation de la GW ; augmentant sa bio-activité, ses propriétés immunomodulatrices et antibactériennes. Son implantation en site osseux n’a pas permis une régénération osseuse optimale. Dans un deuxième temps, nous avons réticulé chimiquement la GW avec des agents d’origine végétale (génipine et acide tannique (AT)) pour en améliorer ses propriétés mécaniques et sa résistance à la dégradation enzymatique. La réticulation à l’AT sous sa forme oxydée a permis d’améliorer efficacement les propriétés ostéogéniques de la GW décellularisée, tout en lui octroyant des propriétés antioxydantes et antibactériennes améliorées. Sur la base de ces résultats, des hydrogels dérivés de la GW décellularisée et réticulés à l’AT sous sa forme oxydée ont été développés. Leur implantation en site osseux a également permis une néoformation osseuse importante sans ajouts de matériaux de comblement.

Periodontal diseases, as well as jaw trauma, can compromise the periodontium integrity and lead to bone loss, and a loss of the teeth. Filling biomaterials and guided bone regeneration membranes are used to restore the lost bone volume, prior to the placement of dental implants. The biological properties of Wharton's jelly (WJ), from the umbilical cord, make it a relevant and ethical alternative to the use of xenogeneic and allogeneic tissues for the development of pro-regenerative biomaterials. This thesis aimed to valorize WJ biomedical waste to render it biocompatible for the use in bone regenerative medicine. Thus, we developed an efficient method of decellularization of WJ ; improving its bio-activity, immunomodulatory and antibacterial properties. Its implantation in a bone defect did not allow an optimal bone regeneration. Subsequently, the WJ decellularized was treated with plant-derived cross-linking agents (genipin and tannic acid (TA)) to improve its mechanical properties and resistance to enzymatic degradation. TA cross-linker in its oxidized form enhanced the osteogenic properties of decellularized WJ, while endowing it with enhanced antioxidant and antibacterial properties. Based on these results, hydrogels derived from WJ decellularized matrix and cross-linked to TA in its oxidized form have been developed. The implantation of these hydrogels in a bone defect resulted in significant new bone formationwithout fillers materials.