Impact of genipin crosslinking on hyaluronan hydrogels as tumor-like models : biophysical properties and 3D cell culture - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2020

Impact of genipin crosslinking on hyaluronan hydrogels as tumor-like models : biophysical properties and 3D cell culture

Impact de la réticulation à la génipine sur les propriétés biophysiques d'un hydrogel d'acide hyaluronique pour la culture en trois dimensions.

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Abstract

Three-dimensional (3D) biomimetic cell culture platforms offer more realisticmicroenvironments that cells naturally experience in vivo. We developed a tunable hyaluronan(HA)-based hydrogels that could easily be modified to mimic healthy or malignant extracellularmatrices (ECMs). For that, we pre-functionalized our hydrogels with an adhesive polypeptide(poly-l-lysine, PLL) or ECM proteins (type III and type IV collagens), naturally present intumorous tissues, and next, we tuned their stiffness by crosslinking with gradual concentrationsof genipin (GnP). Then, we thoroughly characterized our substrates before testing them withglioblastoma, breast cancer cells and thereafter with endothelial cells and hematopoietic stemcells. Overall, our hydrogels exhibited (a) increasing stiffness with GnP concentration for everypre-functionalization and (b) efficient enzyme resistance with PLL treatment, and also withtype IV collagen but to a lesser extent. While PLL-treated hydrogels were not favorable to theculture of any glioblastoma cell lines, they enhanced the proliferation of breast cancer cells ina stiffness-dependent manner. Contrary to type III collagen, type IV collagen pre-treatedhydrogels supported the proliferation of glioblastoma cells. The as-desired HA-based 3Dtumor-like models we developed may provide a useful platform for the study of various cancercells by simply tuning their biochemical composition and their mechanical properties.
La culture en trois dimensions permet de reproduire dans une certaine mesure lemicroenvironnement dans lequel évoluent les cellules in vivo. Nous avons développé unhydrogel d’acide hyaluronique (AH) dont les caractéristiques sont aisément modifiables afind’imiter les matrices extracellulaires (MEC) saines ou malignes. Pour cela, nous avons traiténos hydrogels avec un polypeptide adhésif (poly-L-lysine, PLL) ou des protéines de la MEC(collagènes de type III et IV) qui sont naturellement présentes dans les tissus. Ensuite, nousavons modifié la rigidité des hydrogels en les réticulant avec concentrations croissantes degénipine (GnP). Chaque condition de réticulation a été caractérisée mécaniquement avant d’êtreutilisée en culture avec des cellules de glioblastomes, de cancer du sein, puis avec des cellulesendothéliales et des cellules souches hématopoïétiques. Dans l'ensemble, nos hydrogelsprésentaient (a) une rigidité croissante avec la concentration de GnP pour chaque traitement et(b) une résistance enzymatique efficace avec le traitement PLL, ainsi qu'avec le collagène detype IV, mais dans une moindre mesure. Alors que le traitement à la PLL n'était pas favorableà la culture de lignées de glioblastomes, il améliorait la prolifération des cellules cancéreusesdu sein proportionnellement au degré de réticulation. Contrairement au collagène de type III,les hydrogels traités au collagène de type IV soutenaient la prolifération des cellules deglioblastome. Le modèle 3D que nous avons développé peut servir de plateforme pour l'étudede diverses cellules cancéreuses en ajustant simplement sa composition biochimique et sespropriétés mécaniques.
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Cite

Sarah Bonnesoeur. Impact de la réticulation à la génipine sur les propriétés biophysiques d'un hydrogel d'acide hyaluronique pour la culture en trois dimensions.. Biologie cellulaire. Normandie Université, 2020. Français. ⟨NNT : 2020NORMR104⟩. ⟨tel-03252427⟩
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