Effect of bioactive materials modified with chondroitin sulfate on human MSC

Résumé

La fonctionnalisation de biomatériaux par ajout de biomolécules est une approche intéressante pour améliorer les interactions cellule-biomatériau, et ainsi accroître leur bioactivité. L’objectif de ce projet est d’améliorer la bioactivité de matériaux tels que les implants et les matrices 3D en ajoutant des composantes de la matrice extracellulaire, afin de faciliter l’adhésion, la croissance et la survie des cellules souches mésenchymateuses humaines (hMSC) sur les biomatériaux pour des applications comme la réparation de tissus et l’ingénierie tissulaire. Dans ce projet, les effets du sulfate de chondroïtine et des facteurs de croissance sur les hMSC ont été étudiés. Tout d’abord, l’effet de ces molécules a été étudié en solution. Deux types de biomatériaux ont ensuite été obtenus : des surfaces bioactives pour une meilleure bioactivité des implants d’une part, et des hydrogels bioactifs pouvant être utilisés comme matrices 3D pour l’encapsulation et l’implantation de cellules d’autre part. Les facteurs de croissance étudiés au cours de ce projet (facteur de croissance épidermique, facteur de croissance endothélial vasculaire et facteur de croissance des fibroblastes) n’ont pas montré d’effet pro-survie en solution, ainsi le projet s’est ensuite concentré sur les effets du CS seulement. Curieusement, le CS n’a pas affecté la croissance cellulaire en milieu avec sérum, mais a conduit à un détachement des cellules de leur substrat en conditions sans sérum. Pour obtenir des surfaces bioactives, le CS a été greffé sur deux types de substrats : des films de PET sur lesquels une couche mince, polymérisée par plasma et riche en amines, a été déposée (que l’on nommera LP), et des plaques commerciales de culture cellulaire, fonctionnalisées par des groupements amines. Les surfaces bioactives furent caractérisées par différentes techniques : angle de contact, microscope à force atomique, tests colorimétriques par Orange II et Toluidine Bleue O (pour la quantification d’amines et du CS, respectivement), et tests cellulaires (adhésion, croissance et survie). La présence de CS greffé a été confirmée sur les deux types de substrats. Les plaques commerciales aminées ont permis le greffage de cinq fois plus de CS que les revêtements LP, avec pour conséquence l’obtention d’une surface antiadhésive pour les protéines et les cellules, comme l’ont confirmé les tests d’adsorption de protéine et de culture cellulaire. Les tests de culture cellulaire menés sur les surfaces bioactives obtenues sur les substrats LP, ont montré une adhésion et une croissance cellulaire accrues, en comparaison aux plaques de culture et les films de PET, en présence de sérum. Les hydrogels de chitosane contenant 500 μg/ml de CS ont conduit à des hydrogels cohésifs permettant la survie des hMSC jusqu’à 7 jours. Toutefois, l’augmentation de la quantité de CS à des hauts niveaux de concentration tels que 10000 μg/ml, a entrainé une décroissance de la survie cellulaire après 4 ou 7 jours, probablement à cause d’un manque de porosité ainsi que d’eau, entrainé par la précipitation des hydrogels lors de leur formation. En conclusion, ce travail a montré que l’immobilisation de CS permet d’améliorer les interactions biologiques entre les hMSC et les biomatériaux utilisés dans des dispositifs implantables, comme le PET. D’autres études sont nécessaires pour évaluer l’effet possible du CS sur la différentiation des hMSC et leur phénotype. Les hydrogels contenant du CS pourraient être dignes d’intérêt pour des applications d’ingénierie tissulaire comme la formation de cartilage.

Date	6 juil. 2016
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Sophie Lerouge (Directeur(-trice))