Fabrication d'un substitut osseux pour la chirurgie orale par assemblage multi-couches de membranes cellularisées – SANDWICH

La mise en place d'implants dentaires est une méthode largement validée cliniquement pour traiter les édentements. Cependant, le volume osseux disponible est parfois limité et il est alors nécessaire de recourir à une greffe osseuse préalable. Dans ces situations, la greffe autologue est la méthode de référence, mais elle n'est disponible qu'en quantité limitée et elle provoque une morbidité non négligeable. Plusieurs biomatériaux de substitution osseuse sont disponibles mais ils ne répondent pas à tous les critères nécessaires pour permettre une régénération osseuse ad integrum car ils ne sont en général pas ostéoinducteurs, ni ostéogènes. Dans ce contexte, des applications cliniques de l'ingénierie tissulaire sont apparues en chirurgie orale: il s'agit d'ajouter des cellules souches autologues et/ou des facteurs de croissance ostéogènes aux biomatériaux. Ces approches ont montré des résultats encourageants mais il persiste plusieurs limites technologiques liées à la mauvaise pénétration des vaisseaux et des cellules dans les matériaux, ce qui entraîne des conditions ischémiques au coeur du biomatériau : ceci réduit la néoformation tissulaire dans les biomatériaux et entraîne une disparition rapide des cellules implantées. Parmi les avancées récentes dans le domaine de l'ingénierie tissulaire, la fabrication additive permet aujourd’hui la fabrication d'échafaudages (scaffolds) sur mesure à partir d'images radiologiques, avec une architecture interne et externe contrôlée. Le principe de fabrication, la résolution des pièces obtenues et les matériaux utilisables sont variés, mais ces nouvelles méthodes de fabrication des scaffolds ne permettent pas de s'affranchir des limites citées précédemment : en effet, il s'agit toujours de cellulariser un matériau macroporeux massif, et la problématique liée à l'ensemencement cellulaire persiste. Nous proposons donc, sur la base de résultats préliminaires, une nouvelle approche pour la production de produits d'ingénierie tissulaire osseuse, afin d'organiser les cellules dans le biomatériau grâce à un système d'assemblage multi-couches pour favoriser les interactions entre cellules et matériau, accélérer la maturation de ces assemblages et ainsi résoudre les limites énoncées précédemment. La première partie des travaux consistera à fabriquer par prototypage rapide des matériaux à base de polymères (Fused Deposition Modeling), sous la forme de feuillets de 200 µm à 500 µm d'épaisseur. Une caractérisation mécanique et physico-chimique sera réalisée puis les feuillets seront assemblés couche par couche. Enfin, la stabilité mécanique de ces assemblages sera évaluée. La seconde partie consistera à évaluer in vitro l'apport de l'assemblage couche par couche des cellules et des biomatériaux, en comparaison avec la méthode "conventionnelle" d'assemblage des produits d'ingénierie tissulaire (ensemencement au hasard). Pour nous placer dans une situation d’évaluation préclinique, nous utiliserons des cellules issues de la fraction vasculaire stromale du tissu adipeux. La survie, la prolifération et la différentiation des cellules implantées, des tests phénotypiques et des évaluations histologiques seront réalisées. Dans la dernière partie, nous utiliserons des modèles animaux pour valider les résultats obtenus in vitro. Ainsi, les capacités ostéogéniques des matériaux composites pourront être testés tout d’abord après implantation en site ectopique chez le petit animal. Dans un second temps, nous utiliserons un modèle de défaut osseux intra-oral chez le gros animal pour évaluer ces matériaux composites : dans cette expérience pré-clinique, les scaffolds seront fabriqués sur mesure et le contingent cellulaire sera apporté par la fraction stromale vasculaire du tissu adipeux, en autologue. Enfin, des implants dentaires seront insérés dans l’os néoformé pour valider cette nouvelle approche clinique de la régénération de défauts osseux intra-oraux de grande étendue.