Organoïde de tendon pour les études de screening de médicaments

Tendon organoid for drug screening studies

• Auteur / Autrice : Samir Aboura
• Direction : Cécile Legallais, Sandrine Morandat
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Bioingénierie
• 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

Electrofilage

Matrice extracellulaire

Cellules souches

Glycation

Electrospinning

Extracellular matrix

Stem cells

Glycation

Résumé

Jusqu'à présent, l'ingénierie des tendons a été développée dans le cadre de la médecine régénérative, mais n'a pas été appliquée au dépistage préclinique des médicaments. Évaluer les effets secondaires des médicaments sur ce tissu spécifique est donc très original. Ensemble, avec des partenaires de l'IBPS (Sorbonne Université) et de l'EFS Créteil, nous proposons un programme ambitieux visant à concevoir et caractériser des organoïdes de tendons sains ou altérés et d'évaluer les effets des médicaments sur ces tissus artificiels. Le premier objectif de cette thèse sera de générer un organoïde de tendon par la culture de cellules progénitrices de tendon sur un substrat de verre. de cellules progénitrices du tendon sur une matrice électrofilée en polycaprolactone (PCL) dans des conditions statiques et dynamiques, dans le système de bioréacteur (T6 CellScale), sur la base des études précédentes réalisées au BMBI (Garcia Garcia et al). Cet organoïde sera caractérisé quant à ses propriétés biochimiques, biologiques et mécaniques. Plus précisément, la composition de la matrice extracellulaire du tendon et l'organisation spatiale du tendon seront évaluées par immunohistochimie, en collaboration avec l'IBPS. L'accent sera mis sur le collagène de type I, le composant fonctionnel du tendon. L'expression, la localisation et l'orientation des fibres de collagène de Type I seront analysées. Les protéoglycanes reconnus associés au tendon, tels que la décorine et la fibromoduline, seront également considérés. Le module d'Young local de chaque scaffold sera mesuré avec un système de nanoindentation Chiaro (Optics 11) monté sur un microscope optique. Des mesures AFM seront également effectuées pour déterminer les propriétés élastiques et viscoélastiques des matériaux natifs et biohybrides à l'échelle de la fibre. Dans un deuxième temps, un patch musculaire reconstruit sera co-cultivé avec l'organoïde de tendon afin de mieux imiter la situation in vivo. Dans les deux configurations, une fois qu'une matrice extracellulaire sera néosynthétisée, différentes voies biochimiques conduisant à une altération seront étudiées. Enfin, une fois que les organoïdes seront bien caractérisés, des médicaments spécifiques connus pour générer des tendinopathies seront seront testés pour évaluer les altérations du tissu. Cette étape de validation devrait déboucher sur un nouvel outil d'évaluation in vitro, une méthode alternative aux essais sur les animaux. Ref: Garcia Garcia A, Perot JB, Beldjilali-Labro M, Dermigny Q, Naudot M, Le Ricousse S, Legallais C, Bedoui F. Monitoring mechanical stimulation for optimal tendon tissue engineering: a mechanical and biological multiscale study. JBMR Part A (2021), 109(10), 1881-1892. http://doi.org/10.1002/jbm.a.37180.

Up to now, tendon engineering has been developed in the framework of regenerative medicine, but not applied to preclinical drug screening. Evaluate the side effects of drugs on this specific tissue is thus very original. Together with partners at IBPS (Sorbonne Université) and EFS Créteil, we propose an ambitious program to design and characterize healthy or altered tendon organoids and to evaluate the effects of drugs on these engineered tissues. The first goal of this PhD will be to generate a tendon organoid by the culture of tendon progenitor cells on electrospun matrix made of polycaprolactone (PCL) under static and dynamic conditions, in the bioreactor system (T6 CellScale), based on the previous studies performed at BMBI (Garcia Garcia et al). This organoid will be characterized regarding its biochemical, biological and mechanical properties. More precisely, tendon ECM composition and spatial organization will be assessed with immunohistochemistry, in collaboration with IBPS. Focus will be made on type I collagen the functional component of tendon. The expression, the location and the orientation of Type I collagen fibers will be analyzed. Recognized tendon associated ECM's proteoglycans, such as decorin and fibromodulin, will also be considered. The local Young's modulus of each scaffold will be measured with a Chiaro nanoindenter system (Optics 11) mounted on an optical microscope. AFM measurements will also be performed to determine elastic and viscoelastic properties of the native and biohybrid materials at the fiber scale. In a second period, a reconstructed muscle patch will be co-cultured with the tendon organoid to better mimic the in vivo situation. In both configurations, once an extracellular matrix will be neosynthesized, different biochemical pathways leading to an alteration will be investigated. Finally, once the organoids will be well characterized, specific drugs well known to generate tendinopathies will be tested to evaluate the alterations of the tissue. This validation step should lead to a new in vitro evaluation tool as an alternative method to animal trials. Ref: Garcia Garcia A, Perot JB, Beldjilali-Labro M, Dermigny Q, Naudot M, Le Ricousse S, Legallais C, Bedoui F. Monitoring mechanical stimulation for optimal tendon tissue engineering: a mechanical and biological multiscale study. JBMR Part A (2021), 109(10), 1881-1892. http://doi.org/10.1002/jbm.a.37180.