Porteur de projet : Jean-Daniel Malcor
Personnes impliquées dans le projet : Marielle Pasdeloup, Frédéric Mallein-Gerin, Jérôme Lafont
Le cartilage est un tissu avasculaire qui ne se régénère pas. Alors que l’arthrose est une source d’infirmité croissante dans le monde, la réparation du cartilage représente un défi clinique de plus en plus important. Notre objectif est de développer des biomatériaux pour l’ingénierie tissulaire du cartilage. Ces biomatériaux, fabriqués à partir de collagène ou de fibrine, sont conçus pour accueillir des chondrocytes, le composant cellulaire du cartilage, ou des cellules souches mésenchymateuses (CSMs) provenant de tissu adipeux ou de pulpe dentaire, du fait de leur haute capacité à proliférer et leur potentiel de différentiation varié (en particulier en chondrocytes, adipocytes ou ostéocytes).
Les biomatériaux doivent également fournir les signaux biologiques et mécaniques nécessaires pour diriger la réponse cellulaire (telle que l’adhésion, la survie, la prolifération, la fonction et, dans le cas des CSMs, la différentiation). Dans le cartilage, la matrice extra-cellulaire (MEC), principalement composée de collagène de type II, procure un support biologique et structurel aux chondrocytes. Nous cherchons à répliquer les caractéristiques clés de la MEC dans des biomatériaux ensemencés avec des chondrocytes ou des CSMs, et reproduire un environnement cellulaire compatible avec la formation de cartilage artificiel.
Notre approche consiste à employer pour cela des peptides triple hélices (PTHs), une famille de peptides biomimétiques qui s’assemblent spontanément en solution pour adopter la même conformation moléculaire que le collagène natif, pour modéliser les interactions cellules-collagène. Grâce à des PTHs contenant des séquences ciblant spécifiquement certains récepteurs au collagène (tels que les intégrines α1β1, α2β1, α10β1 et α11β1, ou les récepteurs au domaine discoidin 1 et 2), nous étudions comment les interactions cellules-collagène influencent la différentiation des CSMs et l’activité des chondrocytes.
Ces nouvelles connaissances fondamentales nous permettront de modifier nos biomatériaux avec les PTHs appropriés pour promouvoir la chondrogenèse et la production de MEC de cartilage par les chondrocytes. Nous nous intéressons particulièrement à la rétention de CSMs chondrogéniques et au déclenchement de leur différentiation en chondrocytes, en utilisant des PTHs qui ciblent l’intégrine α10β1. Les biomatériaux fonctionnalisés avec des PTHs et chargés en cellules constitueront d’une part une plateforme pour modéliser le cartilage in vitro et pour étudier les pathologies associées au cartilage comme l’arthrose à moindre coût ; et d’autre part des implants destinés à être greffés au niveau de cartilage endommagé in vivo, afin de contribuer à la réparation du cartilage articulaire suite à une lésion traumatique.
Sélection de publications
1. J-D. Malcor, V. Juskaite, D. Gavriilidou, E.J. Hunter, N. Davidenko, S. Hamaia, S. Sinha, R.E. Cameron, S.M. Best, B. Leitinger, R.W. Farndale, Coupling of a specific photoreactive triple-helical peptide to crosslinked collagen films restores binding and activation of DDR2 and VWF, Biomaterials 182 (2018) 21-34.
2. J-D. Malcor, D. Bax, S.W. Hamaia, N. Davidenko, S. Best, R. Cameron, R. Farndale, D. Bihan, The synthesis and coupling of photoreactive collagen-based peptides to restore integrin reactivity to an inert substrate, chemically-crosslinked collagen, Biomaterials 85 (2016) 65-77.
3. J-D. Malcor, E. Hunter, N. Davidenko, B. Bax, S. Best, R. Cameron, S. Sinha, R. Farndale, Collagen scaffolds functionalized with triple-helical peptides support 3D HUVEC culture, Regenerative Biomaterials 5 (2020) 7 471-481.
4. M. Colzani, J.D. Malcor, E.J. Hunter, S. Bayraktar, M. Polkinghorne, R. Cameron, S. Best, S. Sinha, R. Farndale, Modulating hESC-derived cardiomyocyte and endothelial cell function with triple-helical peptides for heart tissue engineering, Biomaterials 269 (2021) 120612.
