Ingénierie tissulaire de l'oesophage

par Romane Lesieur

Projet de thèse en Biologie Cellulaire et Physiopathologie

Sous la direction de Laurence Bordenave.

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 09-09-2020 .


  • Résumé

    Les solutions chirurgicales à l'œsophagectomie, chez les patients atteints d'un cancer ou suite à un trauma de l'œsophage, sont reconnues unanimement comme très insatisfaisantes par la communauté médicale internationale (Luc et al., 2013). Les travaux conduits par les équipes bordelaises (CIC IT, service de chirurgie digestive du CHU de Bordeaux, BIOTIS U1026) ont abouti à la conclusion que la matrice biologique obtenue par décellularisation d'œsophage de porc présentait de nombreux avantages par rapport aux substituts synthétiques déjà envisagés, et était utilisable comme greffe lors de l'ablation d'un segment de l'œsophage (Luc et al., 2018). Les résultats in vitro et in vivo chez le porc ont confirmé l'intérêt de cellulariser cette matrice biologique avant son implantation en tant que substitut œsophagien. Objectifs : Optimiser la matrice pour la rendre exploitable sous forme de produit d'ingénierie tissulaire implantable chez l'homme et explorer ses capacités à la cellularisation in vitro et au remodelage in situ. Méthodologie : - Adapter le protocole pour le rendre acceptable par les autorités de santé (toxicité, inactivation virale, microbiologie, stabilité) - Déterminer une méthode de stérilisation, de conservation et stockage adaptée - Caractériser biologiquement la matrice obtenue (cytotoxicité, biocompatibilité, quantification ADN, structure tissulaire) - Caractériser mécaniquement cette matrice (tests en traction longitudinale et circonférentielle, pression à l'éclatement, suturabilité) - Evaluer le caractère inflammatoire et immunogène de la matrice in vivo - Cellulariser de manière optimale la matrice in vitro : évaluer l'adhésion et la prolifération de cellules souches mésenchymateuses issues du tissu adipeux, de cellules épithéliales et de cellules musculaires lisses. - Mettre au point une étude de suivi de l'intégration, remodelage et résorption in vivo de la matrice (imagerie, traceurs, histologie) - Optimization du protocole opératoire de substitution oesophagienne chez le porc Impacts attendus : Nous visons l'obtention d'un greffon tubulaire, capable d'intégration in situ et aux propriétés mécaniques adaptées à la fonction digestive. Ce projet concerne principalement les patients ayant subi une ablation de l'œsophage suite à un cancer ou un trauma, et donc potentiellement 2000 patients en France chaque année. Ce projet s'inscrit dans la continuité d'un programme de recherche débuté en 2013, qui s'est traduit par de nombreuses communications affichées et orales lors de congrès locaux, nationaux et internationaux. Le Dr Luc (service de chirurgie digestive du Pr Collet, CHU de Bordeaux), a été lauréat du prix de Chirurgien de l'Avenir (Fondation de l'Avenir en 2014) et a soutenu sa thèse sur ces travaux en 2016. Ce projet a ainsi contribué au rayonnement du territoire de la Région Nouvelle-Aquitaine par la valorisation des travaux d'un laboratoire de recherche fondamentale (BIOTIS), d'une société (RESCOLL), de plateformes techniques de l'Université de Bordeaux, du service de Chirurgie Digestive du CHU de Bordeaux, avec le concours du CIC IT (INSERM/CHU de Bordeaux), structure de soutien à la recherche biomédicale translationnelle. Cette thèse va poursuivre la visibilité de ces structures dans le domaine de la médecine régénérative, pour proposer des solutions innovantes aux impasses médicales actuelles, par l'approche de l'ingénierie tissulaire. En effet, la démonstration du succès de l'approche choisie pour l'œsophage permettra de transposer cette dernière à d'autres organes à la structure tissulaire complexe. Elle pourrait représenter in fine un potentiel thérapeutique majeur pour de nombreux patients aux organes défaillants. De plus, à terme, l'implantation du CIC IT au CHU de Bordeaux favorisera la possibilité de réaliser les premières implantations chez l'homme sous la direction du Pr Collet, en s'appuyant sur le réseau hospitalier régional de la Nouvelle-Aquitaine pour le recrutement et le suivi de ces patients.

  • Titre traduit

    Tissue Engineering of the esophagus


  • Résumé

    Surgical solutions to esophagectomy, in patients with cancer or following esophageal trauma, are unanimously recognized as very unsatisfactory by the international medical community (Luc et al., 2013). The work carried out by the Bordeaux teams (CIC IT, digestive surgery department of the Bordeaux University Hospital, BIOTIS U1026) led to the conclusion that the biological matrix obtained by decellularization of pork esophagus had many advantages compared to synthetic substitutes already considered, and was usable as a graft when a segment of the esophagus was removed (Luc et al., 2018). The in vitro and in vivo results in pigs confirmed the interest of cellularizing this biological matrix before its implantation as an esophageal substitute. Objectives: Optimize the matrix to make it usable as a tissue engineering product implantable in humans and explore its capabilities for in vitro cellularization and in situ remodeling. Methodology : - Adapt the protocol to make it acceptable to health authorities (toxicity, viral inactivation, microbiology, stability) - Determine a suitable sterilization, conservation and storage method - Biologically characterize the matrix obtained (cytotoxicity, biocompatibility, DNA quantification, tissue structure) - Mechanically characterize this matrix (longitudinal and circumferential tensile tests, burst pressure, suturability) - Evaluate the inflammatory and immunogenic nature of the matrix in vivo - Optimally cellulate the matrix in vitro: assess the adhesion and proliferation of mesenchymal stem cells from adipose tissue, epithelial cells and smooth muscle cells. - Develop a follow-up study of the integration, reshaping and resorption in vivo of the matrix (imaging, tracers, histology) - Optimisation of the esophageal substitution operating protocol in pigs Expected impacts: We aim to obtain a tubular graft, capable of integration in situ and with mechanical properties adapted to the digestive function. This project mainly concerns patients who have had their esophagus removed due to cancer or trauma, and therefore potentially 2,000 patients in France each year. This project is a continuation of a research program started in 2013, which has resulted in numerous poster and oral communications at local, national and international congresses. Dr Luc (department of digestive surgery of Pr Collet, CHU of Bordeaux), was awarded the price of Surgeon of the Future (Fondation de l'Avenir in 2014) and defended his thesis on this work in 2016. This project thus contributed to the influence of the territory of the Nouvelle-Aquitaine region by promoting the work of a fundamental research laboratory (BIOTIS), a company (RESCOLL), technical platforms of the University of Bordeaux, the service of Digestive surgery at the Bordeaux University Hospital, with the support of CIC IT (INSERM / Bordeaux University Hospital), a support structure for translational biomedical research. This thesis will pursue the visibility of these structures in the field of regenerative medicine, to propose innovative solutions to current medical dead ends, through the tissue engineering approach. Indeed, the demonstration of the success of the approach chosen for the esophagus will make it possible to transpose the latter to other organs with complex tissue structure. Ultimately, it could represent a major therapeutic potential for many patients with failing organs. In addition, in the long term, the implantation of CIC IT at the Bordeaux University Hospital will promote the possibility of carrying out the first implantations in humans under the direction of Pr Collet, relying on the regional hospital network of New Aquitaine for recruiting and monitoring these patients.