Synthèse et caractérisation d'un hydrogel d'alginamide pour la régénération de voies nerveuses lésées au sein du Système Nerveux Central chez le rat

par Frédéric Vallée

Thèse de doctorat en Génie des procédés et des produits

Sous la direction de Michèle Léonard et de Alain Durand.

Soutenue le 20-12-2007

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL , dans le cadre de RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement , en partenariat avec Laboratoire de Chimie Physique Macromoléculaire (laboratoire) .

Le président du jury était Edith Dellacherie.

Le jury était composé de Michèle Léonard, Alain Durand, Edith Dellacherie, Jean-Christophe Cassel, Yves Chevalier, Christian Kelche.

Les rapporteurs étaient Jean-Christophe Cassel, Yves Chevalier.


  • Résumé

    Ce travail avait pour objectif la synthèse d’hydrogels d’alginates stables dans le temps et leur évaluation comme support de régénération des voies nerveuses lésées du Système Nerveux Central. Différents dérivés amphiphiles de l’alginate de sodium ont été préparés en fixant chimiquement des chaînes alkyles en C12 à différents taux sur le squelette polymère par l’intermédiaire, soit de liaisons ester (alginates esters), soit de liaisons amide (alginamides) moins sensibles à l’hydrolyse. Le comportement en solution des alginamides a été étudié en termes de stabilité dans le temps, de solubilité, de comportement rhéologique, et de taux de gonflement, puis comparé à celui des alginates esters. Les alginamides ont montré des propriétés en solution différentes de celles des alginates esters, en particulier des contraintes critiques faibles, qui sont les conséquences de la formation d’agrégats liée à l’existence d’une réaction secondaire de réticulation chimique lors de la synthèse. Néanmoins, à des concentrations et taux de greffage appropriés, il est possible d’obtenir un réseau polymère tridimensionnel stabilisé par des associations hydrophobes et pouvant servir de pont de régénération pour l’application visée. L’étude in vivo conclut à l’absence de signe de régénération des voies nerveuses chez les animaux lésées sur une durée d’un an. Toutefois, cette étude a permis de valider la stratégie d’implantation d’un gel physique rhéofluidifiant et thixotrope, de définir des méthodes d’analyse des tissus post mortem en présence d’hydrogel, d’examiner la possibilité d’encapsuler un traitement pharmacologique et de définir un cahier des charges élargi de ce biomatériau (pH, stabilité, gonflement …)

  • Titre traduit

    Synthesis and caracterization Alginamide hydrogel for regenaration of injured nerves


  • Résumé

    The aim of this work was to synthesise alginate hydrogels, stable in time, and to evaluate their potential use as scaffolds for the damaged nerve regeneration in central nervous system. Various amphiphilic derivatives of sodium alginate were prepared by covalent attachment of alkyl chains (12 carbons) onto the polysaccharide at different substitution ratio, either via ester (alginate ester) or amide (alginamide) linkages, these last ones being more stable toward hydrolysis. The properties in solution of the alginamide derivatives were studied in terms of solubility, stability as function of time, rheological behaviour and swelling ratio. Results were compared to those obtained with the alginate ester family and highlighted a different behaviour for the alginamide series in semi-dilute regime. In particular, alginamide hydrogels exhibited a low critical strain which has been attributed to the presence of aggregates in the solution. The formation of these aggregates was due to the occurrence of a secondary cross-linking reaction during the synthesis of polymers. Nevertheless, it was possible, by appropriate tuning of the substitution yield and of the solution concentration, to obtain a three-dimensional network stabilized by intermolecular hydrophobic interactions, which has been evaluated as regenerative support for the considered application. In vivo studies demonstrated the absence of nerve regeneration for the tested injured animals after one year. However, these studies allowed us to evaluate both the strategy for the implantation of a physical gel exhibiting a shear-thinning and thixotrope behavior and the possibility to encapsulate a pharmacological treatment. An enlarged project specification has also been defined for this biomaterial (pH, stability, swelling ratio…)


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