Multicouches de polyélectrolytes aux propriétés mécaniques spatialement contrôlées : étude de cellules eucaryotes et procaryotes

Mechanically micropatterned polyelectrolyte multilayers to control cell behavior

• Auteur / Autrice : Naresh Saha
• Direction : Catherine Picart, Karine Glinel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie
• Date : Soutenance le 18/12/2013
• Etablissement(s) : Grenoble en cotutelle avec Université catholique de Louvain (1970-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de la matière condensée et des nanosciences (Louvain) - Laboratoire des matériaux et du génie physique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Jacques Ohayon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yves Dufrêne, Jean-François Gohy, Alexandra Fuchs
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Vieu, Karine Anselme

Mots clés

Mots clés contrôlés

Procaryotes

Cellules eucaryotes

Polyélectrolytes

Langmuir-Blodgett, Couches de

Biopolymères

Mots clés libres

Biopolymères

Films multicouches de polyélectrolytes

Rigidité

Micropatrons

Cellules

Biopolymers

Polyelectrolyte multilayer films

Stiffness

Micropatterning

Cells

Résumé

Les films polyélectrolytes ont émergé comme un outil polyvalent dans le domaine desbiomatériaux et de l’ingénierie tissulaire. Dans cette étude, nous avons conçu des films à base debiopolymère, dont la rigidité peut être modulée par photo-réticulation. L’adhésion de bactéries etde cellules mammifères sur ces films a été étudiée. Une telle manipulation de rigidité superficielleconduit à une réponse différentielle des bactéries et des cellules mammifères. Les bactéries àGram négatif présentent une meilleure croissance sur des films nous alors que les cellulesmammifères préféraient les films plus rigides. Ces films ont été spatialement structurés à l’aided’un photomasque, permettant de créer des zones adjacentes de rigidité variable et de formecontrôlée. Les motifs photostructurés ont conduit les cellules à s’organiser préférentiellement surles zones les plus rigides. Une étude comparative a été réalisée avec des micropatronsbiochimiques. Les résultats ont montré des réponses similaires pour trois types cellulairesdifférents. Ces films offrent des perspectives intéressantes pour l’ingénierie tissulaire et pour letest de médicaments.

Polyelectrolyte multilayers have emerged as a versatile tool in the field of biomaterials and tissueengineering. In this study, photocrosslinkable polyelectrolyte films based on biopolymers whosestiffness can be easily tuned by UV irradiation were prepared. Then, they were tested againstbacteria and mammalian cells to address the influence of the film stiffness on cell behavior. Suchsuperficial stiffness manipulation resulted in differential response of bacteria and mammaliancells. Gram negative bacteria evidenced better growth on softer films while various mammaliancells preferred stiffer films. Stiffness patterns of various geometries and sizes were generated byexposing the films to the UV light through a photomask incorporated in transparent substrates.The patterned films composed of stiff motifs distributed in a soft background induced apreferential spatial organization, which depended on pattern shape and size. A comparative studywith commercial biochemical patterns revealed similar pattern fidelity for three differentmammalian cell types. Such mechanical patterns on a 2D film appear promising for futureapplications in tissue engineering or for drug screening.