Synthèse et caractérisation de biomatériaux adaptés à l'ingénierie tissulaire dans le traitement des syndromes ischémiques cardiaques
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The aim of this work is to engineer biocompatible materials to improve the efficiency of cell therapy in the treatment of myocardial ischemia. Injection in the damaged organ of autologous mesenchymal stem cells (MSCs), isolated from bone marrow, is already used as a therapeutic strategy subsequently to infarction and reperfusion. Unfortunately the benefits of such regenerative therapy are limited by early cell death after graft. A tailored scaffold, able to improve cell survival and efficiency by providing to MSCs a biomimetic and protective environment and permitting to avoid invasive intraparenchymal injection would be of great interest. The most promising strategy is to engineer three-dimensional biomimetic scaffolds that could be used to protect and localize cells near the injury site. The use of alginate hydrogels permitted to validate the positive effects of this polymer on in vitro MSCs viability, functionality and in vivo cardiac compatibility. Nevertheless, poor intrinsic porosity and mechanical properties of these biomatrix could limit their implantability and their post-graft efficiency. Different ways of synthesis were explored to generate highly porous dried scaffolds with improved porosity and mechanical properties. The use of water soluble porogens and the formation of polyelectrolyte complexes permitted to generate scaffolds corresponding to the specifications in terms of physico-chemical properties and in vivo compatibility. After implantation into the infarcted rat myocardium the biograft permitted to improve heart function. These results highlight the interest to control physico-chemical properties of biomaterials for cell therapy applications.
Abstract FR:
Les syndromes ischémiques représentent une des causes majeures de morbidité et de mortalité dans les pays industrialisés. La thérapie cellulaire, basée sur l'injection de cellules permettant de stimuler le potentiel de régénération intrinsèque des tissus, apparait comme une nouvelle approche de prise en charge de ces syndromes. Les bénéfices sont limités par une mort précoce et un faible taux de rétention cellulaire après la greffe. Une stratégie prometteuse consiste à employer des biomatrices qui protègent et localisent ces cellules en les concentrant sur le site lésé. L'utilisation de l'alginate sous forme d'hydrogels a permis de valider l'influence positive du polymère sur la viabilité et la fonctionnalité de cellules souches mésenchymateuses (CSMs) ainsi que sa compatibilité in vivo. Néanmoins, la porosité intrinsèque de ces matrices et leur faible résistance mécanique peuvent constituer un frein à leur implantation et à leur efficacité post greffe. Différents modes de préparation ont donc été explorés afin d'obtenir des aérogels présentant une porosité et des propriétés mécaniques optimisées. L'ajout de porogènes hydrosolubles et la formation de complexes polyélectrolytiques ont notamment permis d'obtenir des biomatrices répondant au cahier des charges en termes de propriétés physico-chimiques et présentant une bonne biocompatibilité in vitro. Les essais d'implantation dans un modèle d'ischémie du myocarde aiguë chez le rat aboutissent à une amélioration globale de la fonction cardiaque. Ces derniers résultats encourageants montrent l'intérêt de la maitrise des propriétés des matériaux en thérapie cellulaire.