MATRICES FIBRILLAIRES DENSES DE COLLAGÈNE : MATÉRIAUX POUR LA RÉPARATION OSSEUSE ET L'ÉTUDE D'OSTÉOBLASTES EN TROIS DIMENSIONS - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

DENSE COLLAGEN FIBRILLAR MATRICES : MATERIALS FOR BONE HEALING AND FOR THE STUDIES OF OSTEOBLASTS IN THREE DIMENSION

MATRICES FIBRILLAIRES DENSES DE COLLAGÈNE : MATÉRIAUX POUR LA RÉPARATION OSSEUSE ET L'ÉTUDE D'OSTÉOBLASTES EN TROIS DIMENSIONS

Résumé

Bone tissue ensures the continuity and strength of the skeleton, so as an essential role in mineral homeostasis. Many pathologies, associated with bone resection, require materials to fill the defect. This thesis evaluates the bone healing properties of materials made with collagen solutions at medium (5mg/mL) and high (40mg/mL) concentrations. These two scaffolds are structurally described by light and electron microscopy and compared with classicalyl used freeze-dried collagen sponges. In long term in vitro culture, transformed and primary osteoblasts proliferate, present a cuboidal shape and are arranged in monolayer at the surface of the 5mg/mL matrix, instead of a more resting morphology on the 40mg/mL scaffolds and sponges. In presence of inorganic phosphate, both fibrillar matrices are mineralised by the activity of osteoblasts, despite sponges exhibited spontaneous mineralization. When added inside a rat skull defect, collagen matrices enhanced the healing up to 80% of the surface fill by new bone, compared with 40% without treatment. Collagen density modulates the degradation of the scaffolds, but both are colonized by vascular cells and osteprogenitors that synthesise new bone. With combined microscopy techniques, we observed that primary osteoblasts, inside the three dimensional collagen fibrils network during in vitro cultures, follow a morphological transition. Osteoblasts inside the matrix exhibit long cytoplasmic processes and are connected together, and with the surface, by gap junctions and thus could be related to osteocytes. This work enlightens the potential of the collagen dense fibrillar matrices for bone repair as well as ECM models for in vitro studies.
L'os, tissu conjonctif minéralisé, assure les fonctions de protection, de support et de motilité. De nombreuses pathologies osseuses requièrent l'utilisation d'implants naturels ou synthétiques et le vieillissement de la population accroît cette demande. La thèse a eu pour objet d'évaluer les potentiels de reconstruction osseuse de matériaux préparés à partir de solutions de collagène de concentration moyenne (5mg/mL) et haute (40mg/mL). Ces matériaux fibrillaires, simple à façonner, ont été caractérisés par microscopie photonique et électronique et comparés aux éponges de collagène déjà utilisées en thérapeutique. En culture in vitro à long terme, des ostéoblastes humains, primaires ou transformés, se multiplient et s'organisent en une monocouche épithélioïde sur les matrices à 5mg/mL, ou en cellules plates et allongées sur les matrices à 40mg/mL. La minéralisation des matrices, en conditions standard, n'a lieu qu'en présence d'ostéoblastes tandis que les éponges minéralisent de façon spontanée. Dans un défaut crânien engendré chez le rat, les matrices ont permit son comblement à plus de 80%. Elles sont colonisées par les ostéoprogéniteurs qui se différencient et synthétisent de l'os minéralisé ; leur concentration module leur dégradation. En contact en 3D avec le réseau fibrillaire les otéoblastes primaires apparaissent dendritiques et s'organisent en syncytium, reliés par des jonctions communicantes. Cette transition morphologique est décrite in vitro par une approche combinée de microscopies. Ces travaux valident l'utilité des matrices fibrillaires de collagène pour l'ingénierie de l'os. Ils confirment également l'intérêt que peut tirer la recherche fondamentale de disposer de matrices extracellulaires modèles.
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  • HAL Id : tel-00574654 , version 1

Citer

Sylvain Vigier. MATRICES FIBRILLAIRES DENSES DE COLLAGÈNE : MATÉRIAUX POUR LA RÉPARATION OSSEUSE ET L'ÉTUDE D'OSTÉOBLASTES EN TROIS DIMENSIONS. Ingénierie biomédicale. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00574654⟩
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