Thèse soutenue

Synthèse et greffage de polymères bioactifs pour créer des surfaces biomimétiques capables de contrôler la réponse de l'hôte : Étude des mécanismes biologiques à l'origine de l'activité observée
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Auteur / Autrice : Helena Felgueiras
Direction : Véronique Migonney
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Science de l'Ingénieur
Date : Soutenance le 02/10/2014
Etablissement(s) : Paris 13
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Chimie bioorganique, biophysique et biomatériaux pour la santé (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis) - Laboratoire de biomatériaux et polymères de spécialité (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
Jury : Président / Présidente : Marie-Christine Durrieu
Examinateurs / Examinatrices : Nadine Varin-Blank, Muriel Vayssade
Rapporteurs / Rapporteuses : Margaret Evans, Brigitte Grosgogeat-Balayre

Résumé

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Dans cette étude, nous avons combiné les bonnes propriétés mécaniques de l'alliage de titane Ti6Al4V avec les excellentes propriétés biologiques apportées par le greffage d’un polymère « bioactif » le poly(styrène sulfonate de sodium) (poly(NaSS)). Le greffage chimique du poly(NaSS) réalisé à partir de la surface de l'alliage a permis de générer des biomatériaux « fonctionnalisés » et « bioactifs ». Sur ces substrats, la réponse de cellules ostéoblastiques de la lignée MC3T3-E1 a été étudiée en présence et en absence de protéines d’intérêt (seules ou en mélange). Nous avons pu mettre en évidence l’effet de ces protéines, de leur conformation et de leur compétitivité sur la réponse cellulaire (adhésion, étalement, différenciation). Dans des conditions de culture sans sérum, la seule présence du poly(NaSS) améliore la réponse cellulaire en augmentant l’adhérence, l’étalement et en prolongeant la viabilité cellulaires. Nous avons montré qu’en présence du poly(NaSS) la Fn joue un rôle majeur dans l'attachement précoce des cellules quel que soit le milieu de culture même « déplété » en certaines protéines. D’autre part nous avons également montré que le poly(NaSS) modifie la conformation des protéines adsorbées en augmentant l'exposition de leurs sites de liaison « actifs », tels que le peptide RGD dans la molécule Fn favorisanr ainsi l’adhésion et la fixation cellulaires par le biais des intégrines. Entre toutes les protéines étudiées, Col I a été identifiée comme la protéine qui stimule de manière la plus significative la minéralisation de la matrice ostéoblastique, en augmentant l'activité de la phosphatase alcaline et la production de phosphate et de calcium. Les surfaces greffées de poly(NaSS) pré-adsorbées du mélange protéique Fn & Col I favorisent l'expansion cytoplasmique des ostéoblastes, leur force d'attachement, leur différenciation et leur minéralisation. La compétitivité des protéines Fn, Col I et BSA protéine a également été étudiée. En résumé, le poly(NaSS) greffé sur des surfaces de Ti6Al4V propose une solution prometteuse pour l'ostéointégration rapide des biomatériaux, avec des applications possibles dans les domaines orthopédiques et dentaires.