Conception de surfaces bioinspirées avec des propriétés mécaniques et de bioactivité contrôlées pour la synthèse de plateforme in vitro de culture cellulaire – DENDRICELLPLATFORM

Les cellules souches mésenchymateuses (MSC), présentes en très petites quantités chez l'adulte, sont des cellules multipotentes qui trouvent des applications en thérapie et en ingénierie tissulaire et qui pourraient être impliquées dans la restauration de tissus et d'organes spécifiques tels que les cellules du cartilage (chondrocytes), les cellules osseuses (ostéoblastes), les cellules adipeuses (adipocytes) ou les cellules musculaires (myocytes). Ainsi, les progrès récents de la médecine régénérative reposent sur plusieurs protocoles induisant une différenciation ex vivo des cellules souches (SC) avant la transplantation in vivo. Mais pour obtenir des tissus ou des organoïdes,un inconvénient principal est la production ex vivo de quantités cliniquement pertinentes de cellules fonctionnelles différenciées. En effet, le manque de sources abondantes de MSC et l'efficacité de leur différenciation rendent difficile l'obtention de suffisamment de cellules pour avancer vers de nouvelles étapes. Il a été démontré que les microenvironnements de SC (caractéristiques biochimiques, topographiques ou mécaniques) influent sur le rendement de différenciation des cellules et déterminent des aspects importants de leur physiologie. Aucun système actuel ne peut fournir de manière satisfaisante une stratégie pour envisager la fabrication d'un revêtement innovant (une plaque de culture cellulaire intelligente) pour la production rapide à haut rendement de cellules ostéoblastiques à partir de MSC d'un patient. Aujourd'hui, il n'est en effet pas possible de contrôler à 100% la différenciation de MSC vers un lignage souhaité. Étant donné que ces inconvénients limitent actuellement le potentiel thérapeutique des MSC cultivées en 2D, des méthodes de cultures alternatives ont été étudiées pour comprendre et contrôler la différenciation de MSC. La recherche se focalise aujourd’hui dans le développement de techniques capables de mimer l’environnement in vivo. Les polymères naturels ou synthétiques ont longtemps été utilisés comme revêtement dans la culture cellulaire ou comme composants d'échafaudage et il est également apparu récemment que les structures dendritiques pouvaient être testées en culture cellulaire et en échafaudage. De ce point de vue, les polymères dendritiques entièrement constitués d'acides aminés essentiels, comme les Dendri-Graft de Lysines (DGL), semblent être d'un intérêt primordial. Ce sont des polymères « arborescents » de L-lysine, 100% biocompatibles, non immunogènes, hydrosolubles et stables. Ils peuvent être façonnés en échafaudages 3D hybrides en incorporant de manière covalente une variété de substances biologiques et/ou chimiques pour mimer le microenvironnement de MSC in vivo. Le but du projet DENDRICELLPLATFORM est de permettre la synthèse d’une microplaque de culture fonctionnalisée permettant de favoriser la différenciation de MSC en ostéoblastes. Pour atteindre cet objectif, ce projet de 42 mois progressera par une approche pluridisciplinaire (de la synthèse des dendrimères aux tests de culture cellulaire in vitro) avec des WP interconnectés (WPs1-3). Nous proposons d'utiliser les propriétés de différentes générations de DGL natifs ou décorés (Poly-L ou D-Lysines DendriGrafts) comme interfaces bioactives biocompatibles présentant diverses propriétés mécaniques contrôlées pour favoriser l'adhésion, la différenciation MSC.La synthèse et l'immobilisation de différentes générations de DGL sur plaque de culture seront réalisées par le Part. 2 (WP1) de manière à intégrer des principes actifs (WP2) bien connus du Part. 1 afin de guider l'adhésion et la différenciation MSC (WP3, Part. 1). Les propriétés mécaniques de l'hydrogel seront étudiées par AFM (Part. 1). Un WP0 assurera le bon fonctionnement et la gestion du projet afin d'obtenir à l'issue de DENDRICELLPLATFORM un revêtement innovant (plaque de culture cellulaire intelligente) pour la production rapide et spécifique à haut rendement d’ ostéoblastes à partir de MSC.