Contrôle et caractérisation des propriétés biologiques et physico-chimiques de substituts de dure-mère biomimétiques obtenus par électrospinning

Set-up and characterization of biological and physico-chemical properties of biomimetic, electrospun substitutes of dura mater

• Auteur / Autrice : Jean-Philippe Tosiani
• Direction : Timothée Baudequin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biomatériaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biomécanique et bioingénierie

Mots clés

Mots clés libres

Dure-mère

Electrospinning

Substituts

Cellules souches

Biomatériaux

Co-culture cellulaire

Substitutes

Cell coculture

Biomaterials

Electrospinning

Dura mater

Stem cells

Résumé

La dure-mère est un tissu semi-rigide à l'interface entre os et système nerveux. Les substituts de dure-mère utilisés en cas de perte de substance ou pour la cicatrisation post-opératoire induisent encore souvent des complications (fibrose, infection, fuite de liquide cérébrospinal). Ce projet de thèse vise à concevoir et caractériser de nouveaux biomatériaux obtenus par la méthode d'électrospinning et s'inspirant du caractère multiphasique de la dure-mère pour résoudre ces problèmes, en définissant des propriétés mécaniques précises et spécifiques pour chaque phase et interphase. Leur potentiel pour la régénération de l'interface os – système nerveux sera confirmé par la mise en place et l'utilisation de modèles de co-culture cellulaire (cellules souches / cellules durales) réalisés à leur contact. Des phases promouvant ostéointégration, étanchéité ou cicatrisation devront ainsi être développées puis combinées en multi-couches. Une attention particulière sera portée aux propriétés de dégradations des biomatériaux et à leur capacité à induire des phénotypes particuliers chez les cellules de méninges. Le sujet comprend donc des expérimentations portées tant sur le développement et la caractérisation des biomatériaux que sur la culture cellulaire en 2D et 3D et l'analyse de fonctions biologiques. Des perspectives d'implantation in vivo sont envisageables en fin de projet.

Dura mater is a half-rigid tissue located between bones and the central nervous system. Dural substitutes are used in case of loss of substance or to improve post-op wound healing, but complications are still common (fibrosis, infections, leakage of cerebro-spinal fluid). The objective of this doctoral project is the development and characterization of new biomaterials obtained by electrospinning with a biomimetic approach: mimicking the multiphasic architecture of the dura mater to reduce theses complications, by designing specific mechanical properties for each phase and interphase. The potential of such biomaterials for the regeneration of the bone – nervous system interface will be validated with the development of cell co-culture models (stem cells / dural cells) cultured on their surface. Phases promoting osteointegration, watertightness or wound healing will be developed then combined as multi-layer structures. A special focus will be given to the degradation properties of the biomaterials, as well as their potential for inducing specific phenotypes of dural fibroblasts. This project includes therefore experiments regarding biomaterial development and characterization, as well as 2D/3D cell culture and analysis of biological functions. In vivo implantations could be considered at the end of the project.