Recouvrements de fibronectine/phosphorylcholine sur de surfaces fluorocarbonées : un étude des effets de l'adsorption et greffage des biomolécules

Fibronectin/phosphorylcholine coatings on fluorocarboned surfaces : a study upon adsorption and grafting processes

• Auteur / Autrice : Vanessa Montano-Machado
• Direction : Emmanuel Pauthe
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé - Cergy
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2011; Soutenance le 18/12/2015
• Etablissement(s) : Cergy-Pontoise en cotutelle avec Université Laval
• Ecole(s) doctorale(s) : ED SI - Sciences et Ingénierie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Equipe de recherche sur les relations matrice extracellulaire-cellules

Mots clés

Mots clés libres

Modification surface

Fluorocarboné

Fibronectine

Phosphorylcholine

Endothélialisation

Cardiovasculaire

Surface modification

Fluorocarbon

Fibronectin

Phosphorylcholine

Endothelialization

Cardiovascular

Résumé

Français L'objectif principal de ce projet est l'amélioration de la performance des stents coronaires par le greffage / adsorption des biomolécules sur une surface fluorocarbonée. Ce projet de recherche est en cours d'exécution avec l'expertise de deux laboratoires. D’un part, l'expertise du laboratoire du Pr. Diego Mantovani sur les modifications de surface de l'acier inoxydable principalement basée sur le traitement par plasma et d'autre part, l'expertise du laboratoire du Pr. Emmanuel Pauthe dont l'intérêt est surtout l'organisation biomoléculaire et la fonction de protéines de la matrice extra-cellulaire sur surfaces modèles et ces applications aux biomatériaux. Les biomolécules spécifiques sélectionnées pour leurs activités biologiques sont: - (1) un dérivé de phospholipide, la phosphorylcholine, qui est le composant principal de la membrane de globules rouges, choisi pour sa propriété d’hémocompatibilité et - (2) une glycoprotéine de la matrice extracellulaire, la fibronectine, qui est connue pour améliorer l'adhérence et la prolifération des cellules endothéliales. De cette manière, ces molécules vont interagir avec les composants du sang et vont améliorer les propriétés de biocompatibilité à la fois du substrat métallique et du nanocoating fluorocarboné. De cette façon, ce serait possible de réduire la réapparition de la sténose, qui est la principale cause d'échec des stents. The main objective of this project is the improvement of the performance of coronary stents by grafting/adsorbing biomolecules on a fluorocarboned surface. This research project is being performed with the expertise of two laboratories. In one hand the expertise of the laboratory of Pr. Diego Mantovani on surface modifications of stainless steel mainly based on plasma treatment and on the other hand, the expertise of the laboratory of Pr. Emmanuel Pauthe whose interest is primarily the biomolecular organization and function of extra-cellular matrix proteins on model surfaces and biomaterial applications. The specific biomolecules selected for their biological activities are: - (1) a phospholipid derivative, phosphorylcholine, which is the main component of the red cells membrane, chosen for its hemocompatibility property and - (2) a glycoprotein of the extracellular matrix, fibronectin, which is well known for improving adhesion and proliferation of endothelial cells. By this way, these molecules will interact with the blood flow components and will improve the biocompatibility properties of both the metallic substrate and the fluorocarbon nanocoating. In this way, it would be possible to reduce the reoccurrence of stenosis, which is the main cause of failure of stents

Depuis ces dernières décennies, le domaine des biomatériaux a connu un essor considérable, évoluant de simples prothèses aux dispositifs les plus complexes pouvant détenir une bioactivité spécifique. Outre, le progrès en science des matériaux et une meilleure compréhension des systèmes biologiques a offert la possibilité de créer des matériaux synthétiques pouvant moduler et stimuler une réponse biologique déterminée, tout en améliorant considérablement la performance clinique des biomatériaux. En ce qui concerne les dispositifs cardiovasculaires, divers recouvrements ont été développés et étudiés dans le but de modifier les propriétés de surface et d’améliorer l’efficacité clinique des tuteurs. En effet, lorsqu’un dispositif médical est implanté dans le corps humain, son succès clinique est fortement influencé par les premières interactions que sa surface établit avec les tissus et les fluides biologiques environnants. Le recouvrement à la surface de biomatériaux par diverses molécules ayant des propriétés complémentaires constitue une approche intéressante pour atteindre différentes cibles biologiques et orienter la réponse de l’hôte. De ce fait, l'élucidation de l'interaction entre les différentes molécules composant les recouvrements est pertinente pour prédire la conservation de leurs propriétés biologiques spécifiques. Dans ce travail, des recouvrements pour des applications cardiovasculaires ont été créés, composés de deux molécules ayant des propriétés biologiques complémentaires: la fibronectine (FN) afin de promouvoir l’endothélialisation et la phosphorylcholine (PRC) pour favoriser l’hémocompatibilité. Des techniques d’adsorption et de greffage ont été appliquées pour créer différents recouvrements de ces deux biomolécules sur un polymère fluorocarboné déposé par traitement plasma sur un substrat en acier inoxydable. Dans un premier temps, des films de polytétrafluoroéthylène (PTFE) ont été utilisés en tant que surface modèle afin d'explorer l'interaction de la PRC et de la FN avec les surfaces fluorocarbonées ainsi qu’avec des cellules endothéliales et du sang. La stabilité des recouvrements de FN sur l'acier inoxydable a été étudiée par déformation, mais également par des essais statiques et dynamiques sous-flux. Les recouvrements ont été caractérisés par Spectroscopie Photoéléctronique par Rayons X, immunomarquage, angle de contact, Microscopie Électronique de Balayage, Microscopie de Force Atomique et Spectrométrie de Masse à Ionisation Secondaire à Temps de Vol (imagerie et profilage en profondeur). Des tests d’hémocompatibilité ont été effectués et l'interaction des cellules endothéliales avec les recouvrements a également été évaluée. La FN greffée a présenté des recouvrements plus denses et homogènes alors que la PRC quant à elle, a montré une meilleure homogénéité lorsqu’elle était adsorbée. La caractérisation de la surface des échantillons contenant FN/PRC a été corrélée aux propriétés biologiques et les recouvrements pour lesquels la FN a été greffée suivie de l'adsorption de la PRC ont présenté les meilleurs résultats pour des applications cardiovasculaires: la promotion de l'endothélialisation et des propriétés d’hémocompatibilité. Concernant les tests de stabilité, les recouvrements de FN greffée ont présenté une plus grande stabilité et densité que dans le cas de l’adsorption. En effet, la pertinence de présenter des investigations des essais sous-flux versus des essais statiques ainsi que la comparaison des différentes stratégies pour créer des recouvrements a été mis en évidence. D'autres expériences sont nécessaires pour étudier la stabilité des recouvrements de PRC et de mieux prédire son interaction avec des tissus in vivo.