Etude de la réparation osseuse en présence de produits d'ingénierie tissulaire construits in situ par bioimpression assistée par laser

par Virginie Keriquel

Thèse de doctorat en Interface Chimie-Biologie

Sous la direction de Jean-Christophe Fricain et de Fabien Guillemot.

Soutenue le 08-12-2014

à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux) , en partenariat avec Université Bordeaux-II (1971-2013) (Etablissement d'accueil) et de Bioingénierie tissulaire (laboratoire) .

Le président du jury était Caroline Flamand-Bertrand.

Le jury était composé de Serge Armand.

Les rapporteurs étaient Guillaume Penel, Bernard Giumelli.

mots clés

• Bioimpression in vivo
• Défaut de taille critique
• Réparation osseuse
• Impression d’éléments biologiques par laser
• Robotique
• Organisation cellulaire
• Génie tissulaire
• Bioimpression
• Os

Résumé

Le développement des Interventions Médicales Assistées par ordinateur (CAMI) est le résultat d'évolutions convergeantes dans les domaines de la médecine, physique, biomatériaux, électronique, informatique et robotique. CAMI visent à fournir les outils qui permettent au clinicien d'utiliser des données multi-modales de manière rationnelle et quantitative pour planifier, simuler et exécuter des interventions médicales mini-invasives avec précision et sans risque. Parallèlement, les avancées technologiques dans les domaines de l’automatisation, la miniaturisation, la conception assistée par ordinateur et l'usinage ont aussi mené au développement des technologies telles que la bioimpression assistée par ordinateur permettant une impression couche par couche de biomatériaux avec une géométrie contrôlée dans l’espace. Ces résultats ouvrent la voie pour l’utilisation des technologies de bioimpression pour des Interventions Médicales Assistées par ordinateur plus précises et sans risque. Dans ce travail, nous montrons que des constructions tissulaires 3D peuvent être imprimées in vivo et in situ et adaptées à la morphologie d’un défaut. Les résultats ont montré que l'impression de cellules in situ avec une résolution à l’échelle cellulaire a tendance à orienter la réparation tissulaire.

mots clés

• Bioprinting in vivo
• Critical size defect
• Bone repair
• Laser Assisted Bioprinting
• Robotics
• Cell patterning

Titre traduit

Study of osseous repair in presence of products of tissular engineering built in situ by laser assi s ted bioprinting

Résumé

The development of Computer-Assisted Medical Interventions (CAMI) results from converging evolutions in medicine, physics, materials, electronics, informatics and robotics. CAMI aim at providing tools that allow the clinician to use multi-modal data in a rational and quantitative way in order to plan, simulate and execute mini-invasive medical interventions accurately and safely. In parallel, technological advances in the fields of automation, miniaturization and computer aided design and machining have also led to the development of bioprinting technologies which could be defined as the computer-aided, layer-by-layer deposition, transfer and patterning of biologically relevant materials. These results pave the way of using bioprinting technologies for Computer-Assisted Medical Interventions. More precisely, we show that 3D tissue constructs can be printed in vivo and in situ in relation with defect morphology. Interestingly, we demonstrate that printing cells in situ with a cell-level resolution tends to orientate tissue repair.