Approche multimodale d’analyse des adaptations osseuses ex-vivo

Résumé

La culture ex-vivo est une méthode expérimentale qui consiste à maintenir en vie des tissus biologiques hors de leur milieu physiologique d’origine. Des échantillons sont prélevés de donneurs et placés dans un bioréacteur qui vise à reproduire un environnement similaire à celui rencontré dans l’organisme vivant. Cette méthode expérimentale a pour avantage de permettre la réalisation d’essais et de mesures qu’il serait autrement impossible d‘effectuer directement sur des sujets vivants pour des raisons éthiques ou techniques. La culture ex-vivo est utilisée notamment pour étudier les modifications de l’os trabéculaire en réponse à l’application d’une stimulation mécanique. Contrairement aux expérimentations in-vivo, qui sont réalisées sur des modèles animaux vivants, la culture ex-vivo permet une étude plus approfondie du tissu en contrôlant l’environnement dans lequel il évolue. Cependant, la caractérisation des changements subis lors de la culture a été identifiée comme étant un aspect à améliorer dans la mise en place de ce type d’expérimentation. La combinaison de multiples méthodes de mesure pour documenter les changements subis durant la période de culture est une approche rarement utilisée, malgré le fait qu’il soit reconnu important dans la littérature de considérer plusieurs facteurs pour évaluer la qualité osseuse. L’objectif de cette thèse est de valider l’hypothèse que le suivi des adaptations osseuses issues de culture ex-vivo peut être amélioré par la combinaison de multiples modalités de mesure. Pour ce faire, un modèle de culture ex-vivo a été utilisé pour générer des adaptations osseuses par l’application d’un chargement mécanique. En raison de leur caractère non destructif et de leur haut niveau de résolution, la corrélation d’images et la micro-tomographie à rayons X ont été identifiées comme étant des méthodes de mesure potentielles pour caractériser l’évolution des échantillons durant la période de culture. Préalablement à leur utilisation, une série d’expérimentations a été effectuée pour évaluer la capacité de ces méthodes à détecter des modifications du tissu osseux dans un contexte de culture ex-vivo. Les résultats ont montré la possibilité d’utiliser la micro-tomographie à rayons X pour détecter, suite à une période de culture de 14 jours, des modifications osseuses supérieures au seuil de sensibilité de mesure de la méthode. Quant à la corrélation d’images, les résultats ont démontré la possibilité d’utiliser cette méthode de mesure, sans application d’un motif stochastique à base de peinture potentiellement nuisible à l’intégrité des échantillons, pour caractériser le comportement mécanique d’échantillons osseux dans un contexte de culture ex-vivo. Une fois les méthodes de caractérisation mises en place, une analyse multimodale des adaptations osseuses issues d’une culture ex-vivo a été réalisée. Les résultats ont montré que la complémentarité des changements mesurés par micro-tomographie à rayons X et par corrélation d’images, de même que la prise en considération des adaptations locales plutôt que globales, améliorent l’interprétation des résultats d’adaptation issus de la culture. À terme, ce projet doctoral a contribué à l’avancement des connaissances relativement à la caractérisation des adaptations osseuses dans le cadre de culture ex-vivo. Sa réalisation a permis de démontrer la possibilité d’améliorer le suivi de l’évolution d’échantillons osseux par la combinaison de multiples modalités de mesure. L’utilisation d’une approche multimodale aura pour répercussion d’étendre les champs d’application de la culture ex-vivo et ainsi faire progresser les connaissances relativement au comportement du tissu osseux. La culture ex-vivo pourra éventuellement être utilisée pour étudier de nombreux phénomènes liés au processus de remodelage osseux dont la croissance, la résorption, l’ostéoporose, le renforcement osseux dû à l’application de mise en charge, l’incidence de fracture, l'ostéointégration, etc.

Date	20 févr. 2020
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Yvan Petit (Directeur(-trice)) & Heidi-Lynn Ploeg (Codirecteur(-trice))