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- Nouveau dispositif fluidique pour la stimulation et la caractérisation biomécanique de microsphères : preuve de concept et application aux micropellets de cartilage hal link

Auteur(s): Petitjean N.

(Thèses) , 2020


Ref HAL: tel-03100091_v1
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Résumé:

Les pathologies du cartilage articulaire (CA) constituent aujourd’hui un problème de santé publique. L’ingénierie tissulaire, dont l’objectif est la création de nouveaux tissus contenant des cellules, est une solution thérapeutique prometteuse pour la réparation de lésions du CA mais nécessite encore des recherches pour améliorer les propriétés mécaniques des néo-tissus. Ce travail de thèse avait pour objectif l’analyse de l’impact de stimulations mécaniques sur le développement et le maintien du CA. Le micropellet de cartilage, conçu à partir de l’agrégation de cellules souches mésenchymateuses, a été choisi comme modèle biologique d’étude. Pour ce faire, un dispositif fluidique capable de stimuler et caractériser mécaniquement les micropellets de cartilage de petite taille et de forme irrégulière a été développé. Il permet de stimuler et caractériser simultanément 6 micropellets de cartilage par leur compression dans 6 puits coniques, grâce à différents signaux de pression. L’association du dispositif fluidique à un modèle numérique a rendu possible la caractérisation mécanique de diverses microsphères à base d’alginate, de collagène ou de collagène réticulé par comparaison à une méthode de caractérisation conventionnelle par compression entre deux surfaces planes. L’analyse des signaux de pression générés a permis de vérifier la fiabilité du dispositif pour l’application de stimuli mécaniques. La stimulation de micropellets de cartilage de 21 jours par un signal carré avec diverses amplitudes, fréquences et durées a montré que l’expression des gènes chondrocytaires pouvait être modulée par les stimulations mécaniques. Des déformations importantes des micropellets ont été observées sans toutefois les altérer structurellement. La caractérisation mécanique de micropellets de 21 jours a montré des résultats cohérents avec la bibliographie. Cette preuve de concept a montré l’intérêt du dispositif fluidique permettant la stimulation et la caractérisation de micropellets de cartilage, et a mis en évidence des pistes d’amélioration du système et des méthodes d’analyses numériques associées ainsi que des pistes de travail pour améliorer notre compréhension du développement du micropellet de cartilage lors de stimulations mécaniques.



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