Rôle des ostéocytes dans la régénération osseuse assistée par les biomatériaux.

par Mathilde Palmier

Projet de thèse en Biologie Cellulaire et Physiopathologie

Sous la direction de Delphine Maurel.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé , en partenariat avec Bioingénierie tissulaire (laboratoire) et de Interfaces tissu hôte / produits d'ingénierie tissulaire (equipe de recherche) depuis le 28-09-2019 .


  • Résumé

    Le tissu osseux a la capacité de se réparer suite à des fractures. En revanche dans le cas de larges défauts osseux dits critiques, dus à des infections, des traumatismes ou à des chirurgies d'exérèse de tumeurs, la quantité d'os prélevée est trop importante pour que l'os puisse se régénérer seul. Les traitements actuels de ce genre de défauts osseux sont les greffes. Cependant, les autogreffes offrent une quantité d'os limitée. Les allogreffes et les xénogreffes permettent de prélever des quantités d'os plus importantes mais il y a un risque de réaction immunitaire et de transmission d'agents pathogènes avec ces techniques. Les biomatériaux ont été développés pour pallier ces problèmes. Ils comprennent des céramiques, des polymères, des métaux et des bio verres, et peuvent être fonctionnalisés avec des facteurs de croissance et des cellules dans le but d'augmenter l'ostéogenèse et l'angiogenèse un fois implantés dans le défaut osseux. Tandis que la communication entre les ostéoblastes, les cellules endothéliales et les cellules souches mésenchymateuses (MSCs) a été étudiée de façon extensive durant les dernières années dans le but de maximiser l'ostéogenèse et l'angiogenèse, cela ne s'est pas traduit par l'arrivée de nouveaux biomatériaux en clinique. Cela reflète un manque de connaissance dans le processus de régénération osseuse dans le contexte de l'ingénierie tissulaire. Certaines cellules ont été très peu étudiées dans ce contexte de réparation osseuse, ce sont les ostéocytes. Les ostéocytes ont longtemps été perçus comme des cellules passives, en raison de leur emmurement dans la matrice osseuse. Cependant, avec le développement des techniques plus récentes permettant d'extraire ces cellules de l'os et de les analyser, les chercheurs se sont rendu compte que cette cellule joue plusieurs rôles très importants dans la physiologie osseuse (Dallas SL et al. 2013). Les ostéocytes sont des mécano senseurs et sont responsables de l'adaptation de l'os à son environnement (augmentation de la masse osseuse avec l'exercice physique et perte de masse osseuse lors d'alitement prolongé). Ce processus s'effectue grâce au contrôle du remodelage osseux lors duquel les ostéocytes envoient des signaux pour contrôler l'activité des ostéoblastes (formation) et des ostéoclastes (résorption). Nos hypothèses sont que les ostéocytes ont un rôle important dans la régénération osseuse et réagissent à l'implantation des biomatériaux en envoyant des signaux aux cellules importantes dans la réparation pour modifier leur fonction. Nous nous intéressons également à leur implications dans le vieillissement osseux.

  • Titre traduit

    Role of osteocytes in bone regeneration guided by biomaterials.


  • Résumé

    Bone has the ability to repair fractures if the bone defect is not critical. For large /critical bone defects, due to infections, traumas or tumor surgery, the amount of bone missing is too large for self-regeneration. The current treatments for critical bone defects are bone grafts. However, autografts are limited in the amount of bone available. Allografts and xenografts increase the amount of bone available but there is a risk of immune reaction and graft reject with these techniques. Biomaterials have been developed in order to counterbalance this problem. They can be ceramics, polymers, metals or bio glass, and be functionalized with growth factors and cells in order to be pro angiogenic and osteogenic once implanted in the defect site. While the communication between osteoblasts, endothelial cells and mesenchymal stem cells (MSCs) have been extensively studied over the years in order to maximize osteogenesis and angiogenesis, new biomaterials have not appeared in clinics. This reflects a lack of knowledge regarding bone regeneration in the context of bone tissue engineering. Some cells have been left apart in the understanding of bone repair: the osteocytes. Osteocytes were thought to be passive cells for a long time due to their emmured location within the bone matrix. However, with the development of recent techniques allowing their extraction and analysis, it has been discovered that osteocytes have many crucial roles within the bone (Dallas SL et al. 2013). Osteocytes are the cells responsible for adaptation of bone to its environment, meaning increasing bone mass while exercising and loosing bone mass when bedridden for a long time. They do it by orchestrating bone remodeling, sending signals to regulate the activity of osteoblasts (bone formation) and osteoclasts (bone resorption). Our hypotheses are that osteocytes have an important role in bone regeneration and do react to biomaterials by sensing them with their dendrites, sending signals to other cells having a role in bone repair and modifying their function. We also investigate their implication in bone aging.