Fucoïdanes extraits de l'algue brune ascophyllum nodosum : effets pro-angiogéniques in vitro et régénération de valves pulmonaires acellularisées

par Nicolas Marinval

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Nathalie Charnaux.

Le président du jury était Catherine Le Visage.

Le jury était composé de Didier Lutomski, Hanna Hlawaty.

Les rapporteurs étaient Sylvia Colliec-Jouault, Agnès Denys.


  • Résumé

    Les fucoïdanes sont des polysaccharides sulfatés d’origine marine portant des activités biologiques diverses et comparables au glycosaminoglycanes (GAGs) endogènes. Leur utilisation comme agents thérapeutiques dans le traitement de maladies cardiovasculaires est envisagée. L’hétérogénéité structurelle liée à leur diversité naturelle et aux méthodes d’extraction et de purification, induisent des variations dans leurs propriétés physicochimiques et leurs effets biologiques. Le but de cette thèse est d’une part, d’établir études structure-fonction de fucoïdanes extraits de l’algue Ascophyllum nodosum sur leurs effets pro-angiogéniques in vitro (migration et formation de réseau vasculaire en 2D par des cellules endothéliales humaines, HUVECs) et le rôle des GAGs endogènes ; et d’autre part, l’étude du potentiel régénératif d’un biofilm de fucoïdane/VEGF appliqué sur des prothèses de valves cardiaques porcines acellularisées. Dans notre première étude, nos résultats montrent que la fraction de fucoïdane de bas poids moléculaire (LMWF, 4900 g/mol) induit des effets pro-angiogéniques plus importants qu’une fraction de moyen poids moléculaire (MMWF, 26700 g/mol) sur les HUVECs. De plus, le LMWF garde un potentiel proangiogénique avec des cellules HUVECs n’exprimant pas de GAGs endogènes et peut être internalisé par une endocytose dépendante de la clathrine dans laquelle les GAGs seraient partiellement impliqués. Dans notre deuxième étude, nos analyses démontrent que l’application d’un biofilm de fucoïdane/VEGF sur des valves pulmonaires porcines acellularisées induit un potentiel antithrombotique et permet l’adhérence et la survie des HUVECs. Ces travaux suggèrent que ce procédé permettrait la ré-endothélialisation de valves acellulaires pour le développement de bioprothèses auto-régénératives.

  • Titre traduit

    Fucoidans extracted from brown seaweed Ascophyllum nodosum : in vitro pro-angiogenic effects and regeneration of acellularized porcine pulomnaryvalves


  • Résumé

    Fucoidans are marine sulfated polysaccharides carrying various biological activities comparable to endogenous glycosaminoglycans (GAGs).Their use as therapeutic agents in cardiovascular diseases treatment is considered. The structural heterogeneity linked to their natural diversity and to the extraction and purification methods induce variation in their physico-chemical properties and biological activities. The aim of this study is first to etablish a structure-function study of fucoidans extracted from the seaweed Ascophyllum nodosum on their in vitro pro-angiogenic effects (cell migration and vascular network formation by human endothelial cells, HUVECs) and the role of the endogenous GAGs ; and the study of the regenerative potential of the application of a biofilm of fucoidan/VEGF on acellular porcine heart valves. In the first part, our results show the fractionated low molecular weight fucoidan (LMWF, 4900 g/mol) induces higher pro-angiogenic effects than medium molecular weight fucoidan (MMWF, 26700 g/mol) on HUVECs. LMWF kept a pro-angiogenic potential with GAG-free HUVECs and is mainly endocyted in a clathrin-dependant pathway in which GAGs could be partially involved. In our second study, our data demonstrated that the application of the biofilm fucoidan/VEGF on acellular porcine pulmonary valves induce antithrombotic potential and allow the adhesion and survival of HUVECs. This work suggest that this method allows re-endothelialization of acellular heart valve and could be used to develop self-regenerative valve bioprosthesis.


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