Utilisation de cellules souches pulpaires combinées à une matrice de collagène pour la réparation osseuse cranio-faciale
Use of pulp stem cells combined with a collagen matrix for cranio-facial bone repair
par Anne-Margaux COLLIGNON sous la direction de Gaël ROCHEFORT
Thèse de doctorat en Développement
ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité

Soutenue le Thursday 15 November 2018 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • Cellules -- Cultures et milieux de culture
  • Os -- Chirurgie
  • Tête -- Chirurgie
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Mots clés
Cicatrisation osseuse, Substituts osseux, Chirurgie petit animal, Imagerie, Culture cellulaire
Resumé
La région cranio-faciale est particulièrement vulnérable aux pertes de structures. Sa localisation et sa visibilité font qu'une atteinte entraîne des troubles, aussi bien physiques (alimentation, phonation...) que psychologiques (intégrité de la personne...). Les traitements actuels (régénération osseuse guidée, autogreffe osseuse ou allogreffe) sont particulièrement invasifs et présentent un taux d'échec élevé. Tout cela affecte fortement la qualité de vie du patient. De plus, le coût direct de ces traitements est important pour les systèmes de santé et le patient. Il existe donc un réel besoin de développer des traitements innovants basés sur des approches biomimétiques d'ingénierie tissulaire pour la régénération/réparation osseuse. L'objectif de ce travail est de développer une approche d'ingénierie tissulaire pour la réparation/régénération de tissus osseux cranio-faciaux lésés. Il est basé sur l'utilisation de matrices cellularisées avec des cellules souches mésenchymateuses issues de la pulpe dentaire : les Dental Pulp Stem Cells (DPSCs). De nombreux travaux ont démontré la grande plasticité de ces cellules, qui dérivent initialement de la crête neurale, mais aussi leur rôle trophique dans la réparation de tissus lésés par leur capacité de différenciation ostéogénique et chondrocytaire. Par ailleurs, ces cellules présentent des propriétés pro-angiogéniques supérieures aux cellules mésenchymateuses de la moelle osseuse (MSCs) et l'accès à cette réserve est aisé puisqu'elles peuvent être obtenues à partir de dents extraites. Dans ce contexte, nous avons à ce jour utilisé des matrices denses de collagène contenant des cellules souches pulpaires pour régénérer un tissu osseux crânien après réalisation de défauts critiques. L'objectif est d'induire très précocement une néo-angiogenèse favorisant à court terme la survie des cellules implantées, puis de stimuler leur maintien à long terme au sein du néo-tissu implanté, pour enfin provoquer une ostéoformation. Nous avons, ainsi, pu étudier et valider différents aspects de cette thématique : .1 L'impact positif de l'utilisation de matrices denses de collagène comme support ostéoconducteur, .2 Le suivi à long terme des cellules après implantation in vivo .3 L'impact positif d'un pré-traitement à l'hypoxie sur i/ la survie des cellules après implantation in vivo ii/ la potentialisation de leur apport pour la régénération/réparation osseuse en orientant leur différenciation vers une voie ostéoblastique, .4 L'apport significatif des techniques d'imageries pour le suivi des animaux grâce à la tomographie par émission de positons (utilisation de traceurs spécifiques de la minéralisation au sein des matrices et de la néo-angiogenèse) et au microscanner à rayons X (suivi cinétique de la qualité et de la quantité de matrice osseuse régénérée), .5 La validation et la confirmation de l'ensemble de ces résultats par l'histologie. Ainsi, ces résultats nous ont permis de répondre à l'objectif de travail et de perfectionner certains aspects de la composante cellulaire. Toutefois, il reste nécessaire d'optimiser le biomatériau lui-même. Il est en effet envisageable d'améliorer les matrices de collagène compressées que nous utilisons actuellement, en y intégrant par exemple des céramiques bioactives. En perspective, potentialiser les biomatériaux des matrices et combiner les DPSCs avec un support plus adapté à leur survie et à leur croissance permettrait d'améliorer considérablement la cicatrisation osseuse. Ces dernières années, l'étude des cellules souches a progressé d'approche in vitro vers l'in vivo. Les modèles in vivo établis pour étudier ces cellules dans le domaine cranio-facial ont déjà apporté des renseignements et ce travail s'inscrit dans leur continuité en cherchant à concevoir des stratégies adaptées pour l'utilisation future des DPSCs en ingénierie tissulaire.