Le cartilage articulaire est un tissu conjonctif avasculaire, non innervé avec une capacité de régénération très restreinte.
Les processus dégénératifs du cartilage liés à un traumatisme, une inflammation (polyarthrite rhumatoïde) ou encore au vieillissement (arthrose) sont ainsi irréversibles et peuvent mener à la perte de la fonction articulaire.
Pour réparer les lésions cartilagineuses, plusieurs techniques chirurgicales ont été développées et sont principalement basées sur l’exploitation de la moelle osseuse sous-chondrale, la réalisation de la greffe du cartilage sain ou du tissu chondrogénique.
Cependant, les nombreuses limites associées à ces techniques ont conduit au développement d’une nouvelle stratégie thérapeutique, l’ingénierie tissulaire, basée sur l’utilisation de composants et de voies de signalisation propres à l’organisme pour reconstruire son tissu. En effet, l’association des cellules (chondrocytes ou cellules souches mésenchymateuses) et des molécules de signalisation (facteurs de croissance) à une matrice d’hydrogel biocompatible pourrait conduire à la régénération du tissu fonctionnel.
Afin de guider avantageusement la survie, la prolifération et la différenciation des cellules souches vers les chondrocytes, l’apport en facteurs de croissance pendant la phase de différenciation cellulaire, avec une libération accrue pendant les sept premiers jours, est indispensable. Dans ce contexte, l’encapsulation des facteurs de croissance dans des micro-matrices, permettant de les protéger contre une dégradation extérieure et de les libérer de manière contrôlée en augmentant ainsi leur biodisponibilité, devrait permettre de répondre à cette problématique.
L’approche que nous proposons de développer dans le présent projet consiste à encapsuler des facteurs de croissance dans des micro-matrices biomimétiques générées par la technique microfluidique.
Cette technique a déjà été utilisée pour encapsuler des cellules dans des micro-matrices d’hydrogel, en revanche la microfluidique n’a pas encore été appliquée pour encapsuler des facteurs de croissance.
Dans ce projet, les micro-matrices seront formulées en utilisant des exopolysaccharides (EPS) marins aux propriétés structurales et fonctionnelles proche des glycosaminoglycanes (GAGs) de la matrice extracellulaire du cartilage.
Ainsi, grâce à leurs propriétés GAGs-mimétiques, les EPS utilisés pour former les micro-matrices mimeront les composants naturels du cartilage et permettront de reconstruire localement la matrice extracellulaire. Les facteurs de croissance seront directement intégrés dans des micro-matrices d’EPS au cours de leur structuration par la microfluidique (micro-matrices simples) et doublement encapsulés, au sein de microsphères de plus petites tailles qui seront ensuite intégrées dans la micro-matrice d’EPS générée par la microfluidique (micro-matrices doubles).
Afin de révéler si une corrélation existe entre les propriétés mécaniques des cellules souches mésenchymateuses provenant de différents donneurs (âge et état de santé différents) et leur capacité à se différencier en chondrocytes, des cartographies d’élasticité des cellules souches seront réalisées par Microscopie de Force Atomique (AFM).