– CARTILSPRAY

Le projet Preparation of structured cartilageneous biomaterials by controlled cell and matrix spraying repose sur une démarche innovante et originale consistant à préparer des biomatériaux fonctionnalisés composites renfermant des cellules, des facteurs de croissance et divers éléments matriciels [hyaluronane (HA), collagène (Col), apatites (Ap), poly-L-lysine (PLL)] au sein d'architectures parfaitement contrôlées. Les approches actuelles reposent sur l'utilisation de gels et de matrices souvent ensemencés par un seul type cellulaire et ne permettent pas pour la plupart, de reproduire la structure native du tissu à remplacer. - - Le cartilage, comme d'autres tissus, a une parfaite organisation spatiale où les cellules (chondrocytes) et les autres constituants matriciels sont distribués de façon à permettre à chaque domaine de remplir son ou ses rôle(s) spécifique(s). On distingue ainsi une couche superficielle (dédiée au glissement), une partie intermédiaire (amortissement des chocs) et une couche profonde (ancrée à l'os sous-jacent). La voie proposée présente l'avantage de reproduire une structuration du composite proche du tissu original tant pour les composants cellulaire que matricielle. - Description & Méthodologie. Le projet repose sur la construction de films multicouches en utilisant des macromolécules chargées. Les propriétés de tels édifices sont largement modulables (épaisseur, viscoélasticité ...). Ils peuvent être fonctionnalisés par insertion de molécules actives et la réaction cellulaire peut être modulée par la profondeur d'enfouissement de l'agent ainsi que par la dégradabilité du film le recouvrant. - Ces architectures composites sont obtenues par auto-assemblage et par simple trempage dans les solutions de polyanions puis de polycations. De tels édifices sont aussi obtenus par pulvérisation des composants et la technologie s'applique aussi au système HA/PLL utilisé dans ce projet. Ces travaux seront menés à l'UPR 22 CNRS et à l'UMR 595 Strasbourg. - - Notre objectif concerne d'abord la construction d'édifices formés par des matrices HA/PLL, HA/Col ou Col/Ap séparant des couches cellulaires pulvérisées dans un gel d'alginate. Les premiers essais ont montré une bonne adhérence et viabilité cellulaire. Le projet inclut le contrôle des épaisseurs des couches cellulaires et matricielles, leur nombre et l' inclusion de TGF²1 ou 3 et BMP-2 ou 6 ( fonctionnalisation ). La validation du concept sera menée à l'aide de fibroblastes avant de le transposer aux chondrocytes (UMR CNRS 7561 Nancy). Les potentialités chondrogéniques de chondrocytes (rat et humains), inclus dans les matrices fonctionnalisées, seront déterminées par des méthodes classiques (activité métabolique, histologie) et plus spécialisées (qPCR, microscopie confocale). Puis, la différenciation chondrocytaire sera étudiée en conditions statique puis dynamique (compression uniaxiale cyclique) pour voir l'effet de la mécanotransduction chondrocytaire ( J.F.Stoltz). Puis, les potentialités respectives des chondrocytes et de cellules souches mésenchymateuses seront évaluées. Enfin, les implants (rat, homme) seront placés chez le rat (souche sauvage et «nude» ) pour évaluer la biocompatibilté et la biointégration (modèle de la poche à air et de lésion calibrée du genou). - Résultats attendus. Après validation du concept, il sera possible de construire des édifices incluant différents types cellulaires, avec par exemple une assise d'ostéoblastes (plaque sous chondrale), puis des cellules souches dans un environnement chondrogénique, puis des chondrocytes. Ces contingents cellulaires seraient inclus dans des composants matriciels fonctionnalisés, organisés de façon totalement contrôlés (en composition et en épaisseur) sur toute l'épaisseur du biomatériau (Col/Ap pour la partie profonde Col/HA pour l'intermédiaire, HA/PLL pour la superficie). Pour les lésions focales, on pourra ainsi reproduire la structuration du tissu natif. - Une telle approche, inno