Contribution au développement d'une méthode quantitative de détachement de cellules adhérentes par ultrasons : application à la caractérisation de l'adhésion cellulaire sur biomatériaux

Contribution to the development of a quantitative method for cell detachment by ultrasounds : application to the characterization of the cellular adhesion on biomaterials

• Auteur / Autrice : Ludovic Peyre
• Direction : Jean-Jacques Fabre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Valenciennes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydroxyapatite

Ostéoblastes

Ultrasons

Cellules -- Adhésivité

Résumé

L'adhésion cellulaire est un processus essentiel dans de nombreux phénomènes physiologiques et notamment en ce qui concerne l'intégration biologique des biomatériaux. Les développements constants des applications biotechnologiques réclament une bonne connaissance du phénomène d'adhésion. L'objectif de ce travail est de proposer une contribution au développement d'une méthode ultrasonore de caractérisation de l'adhésion cellulaire sur substrat. L'originalité de la méthode réside dans l'utilisation d'ondes ultrasonores longitudinales basses fréquences pour générer l'application d'une force sur des cellules en culture. Cette méthode globale peut être adaptée pour différents types de cellules ou de substrats. Des insonificateurs adaptés à l'utilisation de boîtes de culture cellulaire ont été développés et étalonnés. Enfin, une approche théorique de l'effet du passage des ultrasons sur l'équilibre ligand-récepteur a été proposée. Outre le développement de la méthode, nous avons mené des essais sur deux types de substrats que sont le verre et l'hydroxyapatite. Une technique originale de mise en forme de l'hydroxyapatite a été utilisée pour conduire des tests sur ce type de matériau Le verre a été testé pour différents conditionnements. Les cellules utilisées sont des ostéoblastes de souris de la lignée MC3T3-E1. Nous obtenons une force nécessaire au détachement cellulaire de 1616±157 nN sur du verre conditionné et de 2702±80 nN pour l'hydroxyapatite dans les mêmes conditions. Ces résultats montrent la sensibilité de la méthode aux conditions de culture et au substrat utilisé. Enfin, nous proposons un protocole permettant d'utiliser la méthode mise au point dans ce travail.

Many physiological phenomena depend on cell adhesion and especially biological integration of biomaterials. Constant developments of biotechnological applications claim a good knowledge of adhesion phenomenon. The aim of this work is to propose a contribution to the development of an ultrasonic characterisation method of cellular adhesion on substrates. Originality of the method dwells in the use of low frequencies ultrasonic waves to produce force application on cultured cells. This global method can be adapted for different cell types or substrates. Insonificators adapted to the use of cell culture boxes were developed and calibrated. Lastly, a theoretical approach of ultrasounds passage effect on ligand-receiver balance was proposed. In addition to the development of the method, we carried out tests on two types of substrates that are glass and hydroxyapatite. An original shaping technique of hydroxyapatite was used to lead tests on this type of material. Different conditionings were tested on glass substrate. We used MC3T3-E1 osteoblast cell line. We obtain a necessary force to provoke cell detachment of 1616±157 nN for glass substrate and 2702±80 nN for hydroxyapatite in the same conditions. Finally, we propose a protocol allowing to use the method developed in this work.