Nanofabrication et patterning magnétique actif cellulaire pour l’ingénierie vasculaire – NMVASC

Le projet intitulé «Nanofabrication et patterning magnétique actif cellulaire pour l’ingénierie vasculaire », acronyme NMVASC, s'intègre dans le cadre de la thématique «Nanothechnologie» de l'Appel à Projets Blanc 2010 France-Singapour. L'objectif général de ce projet concerne le développement de méthodologies originales de nano- et microfabrication de matériaux pour ingénierie vasculaire.

Il implique un consortium multidisciplinaire de 4 partenaires:
- Partenaire 1: Inserm U698, Bio-ingénierie Cardiovasculaire - France
- Partenaire 2: CNRS UMR 7057, Biological Physics Group - France
- Partenaire 3: National University of Singapore, Bioengineering, Regenerative Nanomedicine Lab - Singapour
- Partenaire 4: A*STAR - Institute of Materials Research and Engineering (IMRE), Nanoimprinting Group - Singapour

Le développement d'un greffon fonctionnels vasculaires de petit diamètre pour le traitement des maladies vasculaires reste un défi pour les pontages artériels coronaires et ceux des membres inférieurs. Des données récentes indiquent que l’endothélialisation des greffons par la création d'une couche de cellules endothéliales confluentes et stable dans la lumière des greffons vasculaires est essentielle pour la perméabilité à long terme des greffons de petit diamètre vasculaires. In vivo, le micro-environnement extracellulaire natif comporte de nombreux éléments nanométriques comme des nanofibres, nanopores, et nano-crêtes qui jouent un rôle crucial dans le contrôle des propriétés physiques et mécaniques. La création de modèles nano-texturés sur une surface de greffon vasculaire devrait permettre de créer un nano-environnement adéquat pour l'adhérence des cellules endothéliales et leur migration, ce qui conduirait à améliorer la perméabilité du greffon.

Dans ce contexte, nous avons l'intention de développer des technique de nano-et microfabrication afin de renforcer les interactions cellule endothéliales-substrat sur les matériaux qui ont déjà été mis au point par le partenaire 1. Ces matériaux, à base de polysaccharides naturels et d’alcool polyvinylique synthétique, ont prouvé leur efficacité en tant que greffons vasculaires dans un modèle de rat. Cependant, une endothélialisation incomplète de la surface de la lumière a été obtenue. L’ajout de structures nanotopographiques sur ces biomatériaux sera étudié par les partenaires 3 et 4 pour la création d'un micro-environnement optimal pour les cellules endothéliales, en utilisant des technologies de nanofabrication, comme le moulage par nano-impression et la lithographie.
Les réponses des cellules endothéliales, telles que la prolifération et la migration cellulaires, et l'organisation de leur architecture interne, à ces matériaux nanostructurés seront évaluées par les partenaires 1 et 3. Comme les signaux physiques captés par les cellules, telles que les propriétés mécaniques de la matrice (rigidité locale, adhésivité, topographie, architecture, etc) sont déterminants, nous examinerons l'influence des propriétés physiques et mécaniques de substrats nano- et micro-structurés sur l'adhésion cellulaire. Le développement de substrats magnétiques par le partenaire 2 nous permettra de contrôler la géométrie de l'assemblage des cellules en deux ou en trois dimensions, à la fois sur des substrats texturés et non-texturés.
Ensuite, nous préparerons des greffons sous forme tubulaire à partir des matériaux nanostructurés. Nous développerons également une méthode d’ensemencement utilisant une force magnétique pour générer, au sein d’un subtstrat tubulaire, une organisation cellulaire se rapprochant de celle d’un vaisseau natif. Le marquage magnétique des cellules endothéliales sera réalisé par incorporation de nanoparticules magnétiques. Sous contrainte magnétique, nous modulerons l’organisation cellulaire au sein des substrats tubulaires nano-texturés ou non. Enfin, nous évaluerons ces greffons cellularisés dans un modèle de remplacement aortique chez le rat.