Développement de bioencres naturelles enrichies par les composants de la gelée de Wharton pour la bioimpression 3D

Development of natural bioinks enriched with components of Wharton’s jelly for 3D bioprinting

• Auteur / Autrice : Lea Abou Nassif
• Direction : Halima Kerdjoudj, Cédric Mauprivez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 19/12/2024
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie, Chimie, Santé (Reims ; 2018-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biomatériaux et inflammation en site osseux (BIOS) (Reims, Marne)
• Jury : Président / Présidente : Hamid Morjani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Halima Kerdjoudj, Cédric Mauprivez, Mathilde Hindié, Jessica Tritz-Schiavi, Dominique Vautier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mathilde Hindié, Jessica Tritz-Schiavi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réponse immunitaire

Fibroblastes

Cellules stromales mésenchymateuses

Transglutaminase

Chlorure de calcium

Impression 3D

Gélatine

Biopolymères

Biomolécules actives

Polymères biomimétiques

Chimie biomimétique

Médecine régénératrice

Nanogels

Biotechnologie

Encre

Bioimpression

Mots clés libres

Bioimpression 3D

Bioencre naturelle

Gelée de Wharton

Hydrogel

Milieu conditionné

3D bioprinting

Natural bioink

Wharton's Jelly

Hydrogel

Conditioned media

Résumé

La bioimpression 3D est une technologie prometteuse pour la médecine régénératrice, permettant de concevoir des structures biomimétiques à l’aide de bioencres. Cette thèse se concentre sur le développement de bioencre(s) bioactive(s), enrichie(s) par des composants de la gelée de Wharton (GW). L’hydrogel formé à partir des composants de la GW, n’étant pas imprimable, a été combiné à des polymères naturels, tels que l’alginate et la gélatine, créant une bioencre thermosensible. Les paramètres d’impression, notamment la température et la pression, ont été optimisés pour assurer une meilleure précision.Les matrices imprimées à partir de la formulation d’alginate/gélatine type B avec ou sans hydrogel de la GW décellularisée, réticulées par du chlorure de calcium et de la transglutaminase (TG), constituent un support approprié pour les cellules, mais l’ajout de la GW n'a pas stimulé le recrutement et la prolifération des cellules souches mésenchymateuses (CSM) ni des fibroblastes. En raison du risque potentiel d'immunogénicité de l'alginate et de son effet négatif sur le comportement des cellules encapsulées, une seconde formulation a été développée. Elle était à base de gélatine de type A, plus réactive à la TG. L’impression des fibroblastes dans cette nouvelle bioencre la gélatine A a montré une bonne viabilité après 21 jours, en revanche la présence de l’hydrogel GW n’a pas été bénéfique pour les fibroblastes. L’ajout de milieu conditionné issu des CSM de la GW a, en revanche, augmenté la bioactivité de la bio-encre à base de gélatine type A.

3D bioprinting is a promising technology for regenerative medicine, enabling the creation of biomimetic structures using specific bioinks. This thesis focuses on the development of bioactive bioinks, enriched with components from Wharton's Jelly (WJ) matrix. The WJ hydrogel, not being printable on its own, was combined with natural polymers such as alginate and gelatin to create a thermosensitive bioink. The printing parameters, especially temperature and pressure, were optimized to ensure better precision.Printed constructs from the alginate/type B gelatin formulation with or without WJ hydrogel, crosslinked with calcium chloride and transglutaminase (TG), provided an appropriate support for cells. However, the presence of WJ did not stimulate the recruitment or proliferation of mesenchymal stem cells (MSCs) or fibroblasts. Due to the potential immunogenicity of alginate and its negative impact on the behavior of printed cells, it was removed. The newest formulation was based on type A gelatin, more sensitive to TG activity. The printed fibroblasts in type A gelatin showed good viability after 21 days, but the addition of WJ hydrogel did not support cell viability after bioprinting. However, the addition of conditioned medium from WJ-derived MSCs enhanced the bioactivity of type A gelatine bioink.