Encapsulation d'hépatocytes dans un biomatériau poreux en vue d'une implantation dans un modèle animal

Abstract

Pour pallier le manque de solutions thérapeutiques et le faible nombre de greffons hépatiques disponibles pour traiter certaines atteintes du foie, l ingénierie tissulaire et l implantation de tissus reconstruits représentent des solutions potentielles à explorer. Notre approche repose sur la microencapsulation de cellules hépatiques humaines dans des billes d alginate poreuses. Dans un premier temps, ce travail de thèse a permis de mettre en place de nouvelles combinaisons de matériaux a partir de l alginate et d analyser l influence de ces matériaux sur le comportement mécanique des billes et sur le comportement cellulaire de la lignée HepG2 C3A. La conclusion de cette étude montre que l ajout de collagène et/ou de coating de poly-L-lysine augmente la rigidité des billes et diminue les coefficients de transfert à l intérieur de la bille, tout en permettant une prolifération et un maintien de la fonctionnalité des cellules HepG2 C3A. Ensuite, à titre préliminaire, les billes ont été implantées chez un modèle de souris immunocompétente afin d évaluer la biocompatibilité des matériaux. Dans un deuxième temps, les hépatocytes humains primaires ont été encapsulés dans des billes d alginate mélangées ou non avec du collagène de type I et mis en culture sur des durées de 7 a 14 jours. Les résultats montrent une perte du niveau basal des expressions et des activités des cytochromes P450 3A4 et 1A1, de la fonctionnalité et de la différenciation des hépatocytes en culture statique. Dans un dernier temps, les hépatocytes humains primaires encapsules ont été mis en culture dans deux types de bioréacteurs afin d étudier l effet de la culture en condition dynamique. Les résultats montrent que la culture dynamique en lit fluidise permet d augmenter la fonctionnalité et la différenciation des hépatocytes encapsules. Cette méthode de culture pourrait donc être employée avant l implantation des hépatocytes microencapsulés, afin d assurer une viabilité optimale et un maintien des fonctions métaboliques indispensables dans un contexte de suppléance hépatique.Further to the lack of therapeutic solutions and the low number of hepatic transplants available to treat some hepatic diseases, tissue engineering and implantation of reconstructed tissue are possible alternatives to explore. Our approach is based on microencapsulation of hepatic cells in porous alginate beads. In a first time, this thesis work allowed to set up new combinations of materials based on alginate and to analyze their influence on bead mechanical behavior and on HepG2 C3A behavior. The results of this study shown that the adding of collagen and/or of poly-L-lysine coating increased the rigidity of the beads and decreased the mass transfer coefficients inside the bead while allowing a proliferation and a preservation of the functionality of HepG2 C3A. Then, the beads were implanted in small animal model of immunocompetent mice to estimate the biocompatibility of the different materials. In a second time, the primary human hepatocytes were encapsulated in beads of alginate mixed or not with type I collagen and cultivated during 7 to 14 days. The results have shown a basal loss of the level of the expressions and the activities of cytochromes P450 3A4 and 1A1, the functionality and the differentiation of encapsulated primary human hepatocytes. In a last time, encapsulated primary human hepatocytes were cultivated in two types of bioreactors in order to analyze the effect of dynamic culture conditions. The datas shown that the dynamic culture in fluidized bed bioreactor enhanced the functionality and the differentiation of encapsulated hepatocytes. This culture condition could be used before implantation of encapsulated hepatocytes in order to assure an optimal viability and a good maintenance of metabolic functions essential in a context of hepatic suppliance.COMPIEGNE-BU (601592101) / SudocSudocFranceF