Développement d'un matériau biomimétique cellularisé pour la régénération de lésions de la moelle épinière

Development of a cellularised biomimetic material for the regeneration of spinal cord injuries

• Auteur / Autrice : Sacha Barberat
• Direction : Anne Aubert
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie et Physico-Chimie des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ICGM - Institut Charles Gerhardt de Montpellier
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : D2 - Chimie et Matériaux Macromoléculaires

Mots clés

Mots clés libres

Formulation

Ingénierie tissulaire

Thérapie cellulaire

Biomatériau

Impresion 3D

Neuroscience

Biomaterials

3D printing

Tissue engineering

Neuroscience

Formulation

Cell therapy

Résumé

Les lésions nerveuses de la moelle épinière entrainent des paralysies largement incapacitantes pour lesquelles les solutions thérapeutiques actuelles sont limitées en raison des difficultés à guider la croissance des axones vers leurs cibles. En effet, un environnement inhibitif se développe et freine de façon considérable la régénération du tissu. Une stratégie prometteuse pour permettre un rétablissement fonctionnel consiste à utiliser des biomatériaux cellularisés afin de favoriser la croissance axonale au niveau de la lésion. L'approche utilisée dans ce projet, consiste à utiliser des cellules gliales supports pour promouvoir et guider la croissance axonale et ainsi permettre la régénération durable de la moelle épinière. Pour cela, les cellules gliales seront cultivées et alignées au sein d'un biomatériau implantable présentant des propriétés architecturales, mécaniques et biologiques qui fourniront un environnement plus favorable à la survie des neurones et à la croissance des axones orientée. Ce type de matériau est déjà produit au laboratoire par fabrication additive. Il s'agira dans un premier temps d'adapter la formulation (polymères naturels, synthétiques, photoinitiateur) et le procédé pour fournir les propriétés requises de mise en forme et obtenir une structure bien résolue ainsi que des propriétés mécaniques adaptées. L'alignement des cellules gliales sera favorisé par une topographie interne anisotrope et l'exposition à une stimulation mécanique dynamique grâce à un dispositif spécifique appliquant un flux dans le matériau. Les cellules gliales sont des cellules de soutien du système nerveux qui jouent des rôles cruciaux dans la croissance axonale, en particulier en fournissant le support pour l'adhésion des axones en croissance. L'effet des caractéristiques du matériau et de la stimulation mécanique sur la viabilité, la migration et l'alignement des cellules gliales sera analysée in vitro avant d'appliquer ce système à l'étude de la croissance axonale de neurones modèles in vitro, puis in vivo.

Nerve damage in the spinal cord results in largely incapacitating paralysis for which current therapeutic solutions are limited due to difficulties in guiding axon growth to their targets. Indeed, an inhibitory environment develops that significantly impedes tissue regeneration. A promising strategy to enable functional recovery is to use cellularised biomaterials to promote axonal growth at the lesion. The approach used in this project is to use carrier glial cells to promote and guide axonal growth and thus enable sustainable spinal cord regeneration. To achieve this, glial cells will be grown and aligned within an implantable biomaterial with architectural, mechanical and biological properties that will provide a more favourable environment for neuron survival and axon guidance. This type of material is already produced in the laboratory by additive manufacturing. The first step will be to adapt the formulation (natural or synthetic polymers, photoinitiator) and the process to provide the required shaping properties and to obtain a well resolved structure as well as adapted mechanical properties. Glial cell alignment will be promoted by anisotropic internal topography and exposure to dynamic mechanical stimulation through a specific device applying a flow in the material. Glial cells are supporting cells of the nervous system that play crucial roles in axonal growth, in particular by providing support for the adhesion of growing axons. The effect of material characteristics and mechanical stimulation on the viability, migration and alignment of glial cells will be analysed in vitro before applying this system to the study of axonal growth of model neurons in vitro and then in vivo.