Nanomédecine régénérative de l'articulation temporo-mandibulaire

par Xavier Van Bellinghen

Thèse de doctorat en Nanomédecine régénérative

Sous la direction de Florence Fioretti.

Soutenue le 13-03-2019

à Strasbourg , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....) , en partenariat avec Regenerative NanoMedicine (Strasbourg) (laboratoire) .

Le président du jury était Thierry F. Vandamme.

Le jury était composé de Florence Fioretti, Thierry F. Vandamme, Natalia de Isla, Xiong Wang.

Les rapporteurs étaient Natalia de Isla, Xiong Wang.


  • Résumé

    L'articulation temporo-mandibulaire (ATM) est une articulation formée entre l'os temporal et le condyle mandibulaire, et est fréquemment atteinte. Ces affections sont souvent si douloureuses lors d'activités orales fondamentales que les patients ont une qualité de vie diminuée. Les limites de la thérapeutique pour les atteintes des ATM, ont conduit à accroître l'intérêt pour les stratégies régénératives combinant les cellules souches, les "scaffolds" implantables et les molécules bioactives. Réussir dans la régénération fonctionnelle et structurelle de l'ATM constitue un véritable défi. Des stratégies innovantes et des biomatériaux sont absolument essentiels car l'ATM peut être considérée comme l'un des ensembles tissulaires les plus difficiles à régénérer, au vu de sa capacité de guérison limitée, de ses propriétés histologiques et structurelles uniques et de la nécessité de prévenir à long terme ses adhérences ossifiées ou fibreuses. Une première étude in vitro a été menée pour développer un implant nanostructuré pro-régénératif du cartilage portant des cellules souches mésenchymateuses humaines. Les nanoréservoirs de TGFβ3 au sein d’une matrice de collagène de type II de méduse ont montrés leur capacité chondrogénique. Ils ont permis une colonisation, puis une différenciation et une maturation matricielle favorable à la régénération cartilagineuse. Ces résultats sont encourageants vu la difficulté de mise en culture des chondrocytes et la nécessité d'une restauration rapide de la couche cartilagineuse des surfaces articulaires. Une deuxième étude in vivo a été menée pour développer un implant nanostructuré pro-régénératif anti-inflammatoire osseux. Des matrices biomimétiques nanofibreuses et microporeuses de polycaprolactone (PCL) ont été fonctionnalisées par des nanoréservoirs de BMP-2 et d’ibuprofène. Elles ont été implantées sur des modèles murins de lésions osseuses maxillaires. L’accélération de la régénération induite par ces implants nanofonctionnalisés a été mise en évidence sur des souris sauvages et sur des souris mutantes Tabby. Le bénéfice ainsi établi de fonctionnalisation des implants par la BMP-2 et l'ibuprofène revêt un intérêt particulier face aux fréquentes pathologies inflammatoires chroniques de l'ATM. Ces résultats prometteurs devront faire suite à des approches d'orchestration tridimensionnelle des différents tissus de l'ATM.

  • Titre traduit

    Temporomandibular joint regenerative nanomedicine


  • Résumé

    The temporomandibular joint (TMJ) is an articulation formed between the temporal bone and the mandibular condyle which is commonly affected. These affections are often so painful during fundamental oral activities that patients have lower quality of life. Limitations of therapeutics for severe TMJ diseases have led to increased interest in regenerative strategies combining stem cells, implantable scaffolds and well-targeting bioactive molecules. To succeed in functional and structural regeneration of TMJ is very challenging. Innovative strategies and biomaterials are absolutely crucial because TMJ can be considered as one of the most difficult tissues to regenerate due to its limited healing capacity, its unique histological and structural properties and the necessity for long-term prevention of its ossified or fibrous adhesions. A first in vitro study was conducted to develop a pro-regenerative nanostructured cartilage implant bearing human mesenchymal stem cells. The nanoreservoirs of TGFβ3 within a jellyfish type II collagen matrix showed their chondrogenic capacity. They allowed colonization, then differentiation and matrix maturation favorable to cartilaginous regeneration. These results are encouraging given the difficulty of culturing chondrocytes and the need for rapid restoration of the cartilaginous layer of articular surfaces. A second in vivo study was conducted to develop a nanostructured pro-regenerative anti-inflammatory bone implant. Nanofibrous and microporous biomimetic matrices of polycaprolactone (PCL) were functionalized by nanoreservoirs of BMP-2 and ibuprofen. They have been implanted in mouse models of maxillary bone lesions. The acceleration of regeneration induced by these nanofunctionalized implants has been demonstrated in wild-type mice and Tabby mutant mice. The benefit thus established of functionalization of implants by BMP-2 and ibuprofen is of particular interest in the frequent chronic inflammatory pathologies of TMJ. These promising results follow three-dimensional orchestration approaches for different TMJ tissues.


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