{"id":4537,"date":"2021-03-01T13:43:15","date_gmt":"2021-03-01T12:43:15","guid":{"rendered":"https:\/\/lbti.ibcp.fr\/?page_id=4537"},"modified":"2022-03-17T14:30:51","modified_gmt":"2022-03-17T13:30:51","slug":"site-rockefeller-jerome-sohier","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/lbti.ibcp.fr\/?page_id=4537","title":{"rendered":"Hydrogels bioactifs et biomat\u00e9riaux th\u00e9rapeutiques (Rockefeller, J. Sohier)"},"content":{"rendered":"\r\n

Porteurs de projet\u00a0<\/strong><\/em> : J\u00e9r\u00f4me Sohier (CR CNRS)<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Personnes impliqu\u00e9es dans le projet<\/strong><\/em> :\u00a0 Kardelen Durmaz (doctorante), Lucas Lemari\u00e9 (Doctorant), Danielle Campiol Arruda (MCU), Jean-Paul Salvi (T)<\/p>\r\n

Financements:\u00a0<\/em><\/strong>ANR MICROVOICE, ANR GELIHPARBAL, FUI SPINEFLEX, PREMATURATION CNRS, CIFRE<\/p>\r\n

Collaborations: <\/em><\/strong>Vincent Gache (INMG, Lyon), E. Courtial (ICBMS, Lyon), L. Bailly (3SR, Grenoble), C. Vezy (UTT, Troyes), Pr. L. Moroni (Universit\u00e9 de Maastricht, Pays-Bas), Pr. M. Yacoub (Imperial college, London, Angleterre), NORAKER (Lyon), SEGULA.<\/p>\r\n

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Notre probl\u00e9matique de recherche concerne le d\u00e9veloppement de biomat\u00e9riaux pour mettre en \u00e9vidence et orienter le comportement cellulaire, afin d\u2019offrir des solutions th\u00e9rapeutiques innovantes et fonctionnelles.\u00a0<\/p>\r\n

Hydrogels bioactifs et modulation du comportement cellulaire<\/h3>\r\n

La structure est l\u2019organisation sp\u00e9cifique de la MEC est une composante essentielle des propri\u00e9t\u00e9s des tissus natifs, r\u00e9g\u00e9n\u00e9r\u00e9s ou cicatris\u00e9s, particuli\u00e8rement en ce qui concerne les tissus mous. Mimer la composante fibrillaire de la MEC ainsi que sa partie hydrat\u00e9e apparait fondamental pour fournir des outils de compr\u00e9hension des r\u00e9actions cellulaires.\u00a0<\/p>\r\n

Dans cette optique, nous avons d\u00e9velopp\u00e9 des hydrogels innovants et versatiles \u00e0 partir de mol\u00e9cules standardis\u00e9es de poly(ethyl\u00e8ne glycol) et de dendrim\u00e8res de lysine (DGL). Ces biomat\u00e9riaux sont biocompatibles, hautement modulables en termes de composition chimique, de charge de surface et de propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques et permettent une interaction intrins\u00e8que avec les cellules.<\/p>\r\n

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Morphologie et prolif\u00e9ration de fibroblastes humains \u00e0 la surface d\u2019hydrogels\u00a0 (A). Implantation sous-cutan\u00e9e de diff\u00e9rents hydrogels chez la souris : hydrogels denses DGL\/PEG-NHS 50\/50 mg\/ml (D) ; hydrogels DGL\/PEG-NHS 50\/50 mg\/ml contenant 3.75 mg\/ml de PDE et de porosit\u00e9 100-50 \u00b5m (E). Coloration au trichrome de Masson qui indique le collag\u00e8ne en bleu turquoise. Les vaisseaux sanguins infiltr\u00e9s sont indiqu\u00e9s par un ast\u00e9risque rouge. <\/em><\/p>\r\n

Les propri\u00e9t\u00e9s versatiles de ces hydrogels nous permettent d’\u00e9tudier les relations entre le comportement de diff\u00e9rents types cellulaires et les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques et de surface du microenvironnement synth\u00e9tique.<\/p>\r\n

Par ailleurs la formulation aqueuse directe de ces hydrogels permet d’y incorporer\u00a0 des agent bioactifs (mol\u00e9cules, prot\u00e9ines ou nanoparticules) et de les lib\u00e9rer de fa\u00e7on contr\u00f4l\u00e9e.\u00a0\u00a0<\/p>\r\n

Ils permettent ainsi de d\u00e9finir des supports d\u2019ing\u00e9nierie tissulaire et de formation de mod\u00e8les tissulaires cellularis\u00e9s (dans le cas du muscle ou de la peau) ou acellulaires (corde vocale ou vaisseaux sanguins).<\/p>\r\n

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Reconstruction du tissu musculaire squelettique dans de grands d\u00e9fauts<\/h3>\r\n

Les plaies musculaires profondes entrainent une cicatrisation fibreuse pathologique, qui ne permet plus d’assurer une contractilit\u00e9 fonctionnelle et r\u00e9sulte souvent en une invalidit\u00e9 \u00e9lev\u00e9e.\u00a0<\/p>\r\n

Notre projet a consist\u00e9 \u00e0 d\u00e9terminer les propri\u00e9t\u00e9s optimales d\u2019adh\u00e9sion, de migration et de prolif\u00e9ration \u00e0 la surface de l\u2019hydrogel, pour des myoblastes murins ou humains, afin d’\u00e9laborer des formulations poreuses soutenant la fusion des myoblastes en myotubes et en fibres musculaires fonctionnelles et contractiles, dont les sarcom\u00e8res sont caract\u00e9ris\u00e9s par la pr\u00e9sence de striation de l\u2019\u03b1-actinine. Le microenvironnement tridimensionnel fourni par ces conditions contribue \u00e9galement \u00e0 induire spontan\u00e9ment un pool de cellules souches musculaires quiescentes, caract\u00e9ris\u00e9es par une expression de PAX7 et l\u2019absence d\u2019expression des marqueurs Ki67 et MyoD.<\/p>\r\n

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Influence de la composition de l\u2019hydrogel DGL\/PEG sur la capacit\u00e9 de fusion et de diff\u00e9renciation des <\/em>C2C12 murines apr\u00e8s 6 jours de culture, visualis\u00e9 par le marquage des cha\u00eenes lourdes de myosine (MF20) et par le <\/em>nombre de noyaux par cellule (A) ; et population de cellules mononucl\u00e9es non prolif\u00e9ratives (absence d\u2019expression <\/em>de Ki67) et exprimant Pax7, parmi les myotubes form\u00e9s apr\u00e8s 6 jours de culture dans les hydrogels poreux (B). <\/em><\/p>\r\n

Pour \u00e9valuer l’utilit\u00e9 de notre hydrogel dans le contexte de la r\u00e9paration musculaire, nous avons \u00e9labor\u00e9, pour la premi\u00e8re fois, une formulation effervescente et directement injectable in-situ. Cette formulation permet d\u2019injecter ais\u00e9ment l\u2019hydrogel directement dans un d\u00e9faut musculaire, tandis qu\u2019une porosit\u00e9 hautement interconnect\u00e9e se forme par effervescence concomitamment \u00e0 l\u2019injection. La structure de la porosit\u00e9 et son interconnexion permettent une colonisation importante et rapide par des myoblastes et des cellules souches musculaires, ainsi que leur fusion et diff\u00e9renciation en myotubes. Indiquant un potentiel certain en tant que support de formation tissulaire, ces hydrogels poreux permettent une vascularisation, une invasion cellulaire et une d\u00e9position de MEC importante quand ils sont inject\u00e9s in vivo<\/em> en sous-cutan\u00e9.\u00a0<\/p>\r\n

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Formulation effervescente de l\u2019hydrogel (A) et porosit\u00e9 interconnect\u00e9e r\u00e9sultante (A ; \u00e9chelle 400 \u00b5m). <\/em>Colonisation des matrices poreuses r\u00e9sultantes par des myoblastes humains et diff\u00e9renciation en myofibres apr\u00e8s <\/em>6 jours de culture (B). Injection des formulations en sous-cutan\u00e9 dans un mod\u00e8le murin (C) et exemple repr\u00e9sentatif <\/em>de n\u00e9ovascularisation observ\u00e9e apr\u00e8s 3 semaines d\u2019implantation (D). D\u2019apr\u00e8s Griveau, Lafont et al. 2021.<\/em><\/p>\r\n

L’\u00e9valuation in vivo<\/em> dans des grand d\u00e9fauts musculaires chez le rat, actuellement en cours, permettrons de valider notre approche tant sur le plan histologique que fonctionel.\u00a0<\/p>\r\n

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Mod\u00e9lisation des plis vocaux<\/h3>\r\n

Le pli vocal est un tissu aux propri\u00e9t\u00e9s extraordinaires, mais dont peu de choses sont connues, notamment en ce qui concerne le lien entre la microstructure du pli vocal, son comportement biom\u00e9canique et ses propri\u00e9t\u00e9s vibratoires remarquables.<\/p>\r\n

En explorant l\u2019architecture fibreuse 3D du pli vocal humain et en concevant\u00a0des mat\u00e9riaux composites fibreux\/hydrogels mim\u00e9tiques, aux propri\u00e9t\u00e9s structurales et biom\u00e9caniques ajustables; nous pourrons fournir des \u00e9l\u00e9ments de r\u00e9ponses quant aux liens entre les performances vibrom\u00e9caniques des tissus vocaux et leurs microstructures fibreuses et leurs matrices environnantes.\u00a0<\/p>\r\n

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Vues par microscopie confocale biphotonique d\u2019un pli vocal humain montrant la localisation (A) et l\u2019organisation du <\/em>
r\u00e9seau de collag\u00e8ne et d\u2019\u00e9lastine (B). Nanofibres de polycaprolactone mimant ces architectures et permettant de former <\/em>
des composites incluant l\u2019hydrogel (C). Propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques en tractions des matrices\u00a0<\/em>d\u2019hydrogels<\/em>,\u00a0<\/em>de nanofibres<\/em>\u00a0et<\/em><\/p>\r\n

des composites, en comparaison de celles de plis vocaux humains (D).<\/em><\/p>\r\n

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S\u00e9lection<\/b><\/span>\u00a0de publications<\/strong>\u00a0<\/span>\u00a0:<\/strong><\/span><\/p>\r\n

A. Danoy, K. Durmaz, M. Paoletti, L. Vachez, A. Roul, J. Sohier, B. Verrier. Aqueous suspensions of Fuller\u2019s earth potentiate the adsorption capacities of Paraoxon and improve skin decontamination properties. Journal of Hazardous Materials<\/strong>. 2022. 425: p. 127714. 10.1016\/j.jhazmat.2021.127714<\/p>\r\n

Ramirez Caballero S., Ferri Angulo, D., Debret, R., Granier, F., Marie, S., Lef\u00e8vre, F-X., Bouler, J-M, Despas, C., Sohier, J., Bujoli, B. Combination of biocompatible hydrogel precursors to apatitic calcium phosphate cements (CPCs): Influence of the in-situ hydrogel reticulation on the CPC properties. Journal of Biomedical Materials Research B: Applied <\/strong>Biomaterials<\/strong>. 2021 Jan;109(1):102-116. 10.1002\/jbm.b.34685<\/p>\r\n

Griveau, L., Lafont, M., le Goff, H., Drouglazet, C., Robbiani, B., Berthier, A., Sigaudo-Roussel, D., Latif, N., Le Visage, C., Gache, V., Debret, R., Weiss, P., Sohier, J. (2021). Design and characterization of an in vivo injectable hydrogel with effervescently generated porosity for regenerative medicine applications. Acta Biomaterialia<\/strong>: 2021 2022. 140: p. 324-337. 10.1016\/j.actbio.2021.11.036\u00a0<\/p>\r\n

Carranc\u00e1, M., Griveau, L., Remou\u00e9, N., Lorion, C., Weiss, P., Orea, V., Sigaudo-Roussel, D., Faye, C., Ferri Angulo, D., Debret, R., Sohier, J. (2021) Versatile lysine dendrigrafts and polyethylene glycol hydrogels with inherent biological properties: in vitro cell behavior modulation and in vivo biocompatibility. Journal of Biomedical Materials Research A.<\/strong> 109(6):926-937; 10.1002\/jbm.a.37083.







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