Nouvelles approches en ingénierie vasculaire basées sur un scaffold fonctionnalisé, une matrice extracellulaire naturelle et une cellularisation intraluminale : de la caractérisation à la validation chez l’animal

par Pan Dan

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Patrick Menu et de Véronique Decot.


  • Résumé

    L’ingénierie tissulaire vasculaire se focalise sur le développement d’un substitut cellularisé, qui présente des caractéristiques biologiques et mécaniques similaires à celles d’un vaisseau natif. Aussi, l’enjeu repose sur le choix de la source cellulaire, des biomatériaux utilisés pour la construction des scaffolds et du coating, mais également sur la technique utilisée pour les combiner entre eux. Ce travail a exploité trois aspects différents dans l’ingénierie vasculaire. (1) la fabrication d’un substitut synthétique à base de poly (fluorure de vinylidène-trifluoroéthylène) (P(VDF-TrFE) fonctionnalisé par des nanoparticules d’oxyde de zinc. Nous avons testé ses propriétés physiques et montré que ce substitut est biocompatible avec les cellules souches mésenchymateuses (CSM) et les cellules endothéliales matures. Les scaffolds P(VDF-TrFE)/ZnO-2% cellularisés avec des CSM et implantés chez des rats en sous-cutané, n’ont entrainé ni rejet ni inflammation. De plus, une angiogenèse précosse a été observée en raison d’un effet synergétique entre scaffold fonctionnalisé et cellules. (2) Nous avons, pour la première fois, isolé un complexe d’une matrice extracellulaire à partir de la gelée de Wharton du cordon ombilical humain (ECM-GW). La technique d’isolement mise au point est simple et respecte les caractéristiques physiologiques. Diverses formes ECM et de facteurs de croissance ont été retrouvés ce qui ouvre des perspectives intéressantes. Utilisé comme coating sur un substrat 2D et 3D, nous avons montré que l’ECM-GW favorisait significativement l’adhésion, la prolifération, et la différenciation cellulaire in vitro. (3) Nous avons mis au point une technique de retournement d’un vaisseau artériel qui expose l’intima vers l’extérieur, la rendant plus accessible. Cette technique a largement facilité et amélioré l’ensemencement et la maturation des cellules intraluminales. Implantés en remplacement artériel chez les lapins, ces greffons cellularisés issus de cette technique présentent une perméabilité supérieure à 3 semaines. L’ensemble de ces travaux contribue à proposer de nouvelles perspectives prometteuses pour l’avenir de l’ingénierie vasculaire

  • Titre traduit

    New insights in vascular tissue engineering based on a functional scaffold, a natural coating of extracellular matrix and a intraluminal cellularization technique : from in vitro characterization to in vivo validation


  • Résumé

    The ultimate goal of vascular tissue engineering is to create a cellularized graft, which has similar mechanical and biological properties to native vessels. However, cell source, biomaterials used for scaffolds construction or coating, and also the technique for combining the two remain the biggest challenges. This work investigated the three different aspects in vascular engineering. (1) We fabricated a synthetic substitute based on poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) (P (VDF-TrFE) incorporated with zinc oxide nanoparticles. We tested the physical properties and we also showed that this substitute is fully biocompatible with mesenchymal stem cells (MSC) and mature endothelial cells. The P (VDF-TrFE)/ZnO-2% scaffolds pre-seeded with MSCs were implanted in rats at subcutaneous level, no rejection or inflammation was observed. Furthermore, best angiogenesis was observed in the scaffolds due to a synergistic effect of cells and scaffolds. (2) We isolated a complex ECM from Wharton's jelly of human umbilical cord (WJ-ECM) for the first time with an enzymatic method. The technique of isolation was simple and keeps the product in a physiological condition. Various ECM and growth factors were found in this solution. We succeed in fabricating a coating with this solution on 2D and 3D substrate that significantly favored in vitro cell adhesion, proliferation and differentiation. (3) We have invented a technique that reverse the intima of an arterial substitute outside. This technique has greatly facilitated and improved seeding and maturation of cells on the intima. Cellularized grafts with this technique remained patent for 3 weeks in an arterial replacement model in rabbits. All these works give us new options for a better future in vascular engineering



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 10-12-2019

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