Evaluation de matrices extracellulaires décellularisées comme support de BMP-2 pour l’ingénierie tissulaire osseuse

Résumé : Les grandes pertes de tissu osseux suite à un traumatisme, une tumeur ou une infection représentent une cause importante d’invalidité et de handicap. Dans certains cas cliniques, l’apport d’une protéine ostéo-inductrice, c’est-à-dire capable d’induire une formation osseuse per se, est utilisé pour remplacer l’autogreffe. Ce dispositif médical commercialisé (INDUCTOS, Medtronics) et composé de BMP-2 recombinante adsorbée sur une éponge de collagène, offre de bons résultats de réparation osseuse. Cependant, il induit aussi de nombreux effets secondaires (ossification hétérotopique, formation de pseudo-kystes/œdèmes) dus, en particulier, aux doses élevées de BMP-2 utilisées. De nouvelles matrices, synthétiques ou naturelles et plus affines à la BMP-2 sont proposées pour servir de vecteurs de libération. En particulier, l’utilisation de composants de la matrice extracellulaire (MEC), tels le collagène, les glycosaminoglycanes (comme les héparanes sulfates) ou certaines protéines non collagéniques (comme la fibronectine), font l’objet de nombreuses études ces dernières années. Le but de ce projet était d’évaluer l’intérêt d’utiliser comme support de BMP-2 une MEC produite par des cellules ostéoprogénitrices (les cellules stromales mésenchymateuses (CSMs) de la moelle osseuse) plutôt qu’un composant unique issu de cette MEC. En effet, la MEC à plusieurs avantages : (i) la composition de la MEC peut être modulée en fonction des conditions de culture des cellules (ii) la multiplicité de ses composants pourrait permettre de retenir la BMP-2 avec toute une gamme d’affinité, puis de la libérer progressivement, (iii) plusieurs de ses composants peuvent moduler les effets biologiques de la BMP-2, (iv) son architecture, ses propriétés mécaniques et sa composition favorisent l’adhésion, la prolifération ou la différenciation des cellules progénitrices de l’hôte qui vont participer à la formation osseuse. Dans ce projet, deux MEC obtenues selon deux conditions de culture différentes (en présence d’acide ascorbique et en condition favorisant la différenciation ostéogénique) ont été évaluées. Nos résultats montrent que la production de la MEC par les CSMs est augmentée par la culture en présence d’acide ascorbique (MEC-AA2P) et que le processus chimique de décellularisation utilisé élimine une partie importante de son contenu en glycosaminoglycanes mais pas en collagène fibrillaire total. Néanmoins, cette MEC décellularisée (dMEC) est capable de retenir la BMP-2 recombinante humaine, et ce, de façon dose-dépendante. De manière très intéressante, la BMP-2 reste active lorsqu’elle est associée à la dMEC, y compris quand ce complexe dMEC-BMP-2 est lyophilisé, facilitant sa conservation et son application potentielle en clinique. De plus, ce produit d’ingénierie tissulaire induit une formation osseuse in vivo dans un modèle sous-cutanée chez la souris à des doses relativement faibles (de l’ordre de 0.6 à 1.7 µg) compatibles avec les doses minimales décrites dans la littérature. Cette dMEC-AA2P a ensuite été comparée à une autre dMEC issue de la culture de CSMs en condition ostéogénique (MEC-OS). Le processus de décellularisation affecte différemment ces deux MECs, la MEC-OS subissant une forte réduction de son contenu en collagène total fibrillaire et en GAG. Malgré leurs différences, dMEC-AA2P et dMEC-OS retiennent de la même manière la BMP-2, et induisent une formation osseuse équivalente dans le modèle ectopique chez la souris. En conclusion, la matrice extracellulaire décellularisée apparaît comme un vecteur intéressant de BMP-2 et pourrait permettre de réduire les doses de BMP-2 implantées chez le patient.
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Mémoire de diplôme
Ingénierie biomédicale. 2017
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Contributeur : Nathanael Larochette <>
Soumis le : mercredi 20 décembre 2017 - 13:55:04
Dernière modification le : jeudi 15 novembre 2018 - 20:27:32

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Nathanael Larochette. Evaluation de matrices extracellulaires décellularisées comme support de BMP-2 pour l’ingénierie tissulaire osseuse. Ingénierie biomédicale. 2017. 〈hal-01668934〉

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