Développement de revêtements bioactifs pour les biomatériaux : modulation des comportements cellulaires en fonction du microenvironnement physico-chimique et mécanique

par Fabien Gaudière

Thèse de doctorat en Chimie des matériaux

Sous la direction de Hassane Atmani.

Soutenue en 2013

à Rouen , en partenariat avec Sciences et méthodes séparatives (Mont-Saint-Aignan (Seine-Maritime)) (laboratoire) .


  • Résumé

    Ce travail s'inscrit dans le contexte de la fonctionnalisation de surfaces par la méthode "Layer-by-Layer" (LbL). Plus spécifiquement, il porte sur l'optimisation des surfaces de biomatériaux orthopédiques ou dentaires en proposant des revêtements biomimétiques pour le control du microenvironnement cellulaire favorisant l'ostéointégration. Notre choix s'est porté sur des films LbL biomimétiques composés de chondroïtine sulfate A (CSA) et de poly(L-lysine). Nos travaux s’organisent selon trois axes. Dans un premier temps, nous décrivons l’influence de la rigidité de substrats élastomères modèles de PDMS et de la chimie de surface, contrôlée par les films LbL, sur les comportements de préostéoblastes murins MC3T3-E1, à court, moyen et long terme. Après avoir étudié les propriétés mécaniques du substrat sous-jacent et caractérisé les propriétés physico-chimiques des films LbL au moyen de techniques d’analyses complémentaires (microscopie à épifluorescence, FTIR-ATR, AFM, QCM-D), nous démontrons une influence combinée de ces paramètres sur les principaux processus cellulaires (adhésion, prolifération et différenciation). Par la suite, nous avons étudié la réticulation de ces films par un agent réticulant naturel, la génipine. Après avoir étudié le mécanisme de réticulation de nos films par cet agent réticulant et son impact sur les propriétés physicochimiques et mécaniques des films, nous mettons en évidence leurs propriétés ostéoconductives, la génipine ayant structuré favorablement les architectures LbL. Enfin, nous explorons l’incorporation d’un polymère de β cyclodextrine au sein de l’architecture LbL, en vue de réaliser la vectorisation et le relargage de composés bioactifs à destination des cellules.


  • Résumé

    This work is in the context of the surface functionalization by the “Layer-by-Layer” (LbL) method. More specifically, it focuses on the surface optimization of orthopedic and dental biomaterials by proposing biomimetic coatings to control the cellular microenvironment, to promote osseointegration. Our choice fell on biomimetic LbL films comprised of chondroïtine sulfate A (CSA) and poly(L-lysine). Our works are structured around three axes. Initially, we describe the influence of the rigidity of models elastomeric substrates composed of PDMS and the surface chemistry, controlled by LbL films, on the short-, mid- and long-term behaviour of murine preosteoblasts like cells MC3T3-E1. After studying mechanical properties of the underlying substrate and characterizing the LbL films physicochemical properties, using complementary techniques (epifluorescence microscopy, FTIR-ATR, AFM, QCM-D), we note a combined influence of these parameters on the major cellular process (adhesion, proliferation and differenciation). Thereafter, we studied the crosslinking of these films by genipin, a natural crosslinker. After studying crosslinking mechanism and its influence on physicochemical and mechanical properties of our LbL films, we highlight their osteoconductive properties, genipin having favorably structured the LbL architectures. Finally, we explore the incorporation of a β cyclodextrin polymer within the LbL architecture, to achieve bioactive compounds vectorization and release toward cells.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (208 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 296 références

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  • Bibliothèque : Université de Rouen. Service commun de la documentation. Section sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 13/ROUE/S047
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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 13/ROUE/S047
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