Activations cellulaires précoces générées par les biomatériaux : corrélations morphologiques et biochimiques, régulation par les protéines adsorbées

par Nathalie Faucheux

Thèse de doctorat en Génie biomédical

Sous la direction de Marie-Danielle Nagel.

Soutenue en 1999

à Compiègne .


  • Résumé

    Les réactions biochimiques précoces initiées dans les cellules au contact des biomatériaux sont de toute première importance pour les comportements tissulaires ultérieurs. Afin d'en appréhender les mécanismes, nous avons établi un modèle in vitro à partir de fibroblastes murins Swiss 3T3 et de matériaux de biocompatibilité diffé¬rente, le Cuprophane et l'AN69, respectivement à fort et faible potentiels activateurs des systèmes biologiques. Nos principaux résultats sont les suivants : La morphologie agrégée des cellules, observée sur Cuprophane en pré¬sence et en absence de sérum et sur AN69 en absence de sérum, est corrélée à une augmentation d'AMPc. Les protéines sériques (fibronectine et vitronectine) adsorbées à la surfa-ce du matériau jouent un rôle protecteur vis-à-vis de l'agrégation cellulaire dépendante de l'AMPc. Le Cuprophane qui adsorbe 50 fois moins les protéines sériques que l'AN69 ne retiendrait pas la fibronectine. L'AMPc favoriserait l'établissement de jonctions intercellulaires communi-cantes à partir des connexines 43. La transduction du signal émis par le matériau ne passe ni par les récep¬teurs ni par les protéines G stimulatrices ou inhibitrices mais paraît directement cibler l'a-dénylyl cyclase. Les PKA, PKC, et le calcium ne semblent pas être impliqués dans la réponse cellulaire. Ce modèle in vitro ouvre des perspectives intéressantes tant sous les aspects biologiques que sous les aspects relatifs aux matériaux. Il devrait permettre d'é¬tablir de nouveaux critères précoces de biocompatibilité en relation avec la capacité des matériaux à adsorber les protéines. En effet, des essais sur des surfaces traitées ou autoassemblées dont la mouillabilité, la charge et les groupements chimiques seraient au préalable bien définis, devraient être entrepris très prochainement.

  • Titre traduit

    Early cell activations induced by biomaterials : correlations between porphological and biochemical aspects, regulation by absorbed proteins


  • Résumé

    Early biochemical events in cells adhering to biomaterials are of prime importance for subsequent tissue behaviors. To deal with such a topic, we established an in vitro model, based on murine Swiss 3T3 fibroblasts and materials of different biocompatibility : Cuprophane and AN69, well-known for their strong and weak respective potencies to activate biological systems. We obtained the main following results: Cell aggregation, observed on Cuprophan as well in presence as in absence of serum and on AN69 only in serum-free circumstances is cAMP-dependent ; Serum proteins (fibronectin and vitronectin) adsorbed onto the substratum protect cells against cAMP-dependent aggregation ; Cuprophan adsorbs proteins 50 folds less than AN69. Fibronectin does not seem to be adsorbed ; cAMP induces intercellular gap junctions from connexins 43 ; Signal transduction from the material does not seem to be mediated by receptors, Gs or Gi proteins, but straightly by adenylyl cyclase. PKA, PKC and Ca++ are not implicated in cell response. Our in vitro model opens interesting prospects as well in biological as in material fields. New early biocompatibility criterea should be settled in accordance with the material capacity to adsorb proteins. Therefore, assays on well-defined surface treated substrata should take place soon.

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Informations

  • Détails : 177 p.
  • Annexes : 275 ref.

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