L'organisme humain présente de nombreuses constantes de régénération tissulaires et c'est cette caractéristique essentielle qui maintient l'équilibre physiologique. Toutefois, l'existence de lésions importantes provoquée par un déséquilibre interne ou externe peut empêcher l'organisme de s'auto-régénerer. Dans ce cas, l'application des biomatériaux développés pour des applications biomédicales peuvent améliorer le processus de guérison. Pour les applications en tissus durs, les biomatériaux doivent posséder des propriétés similaires aux matrices naturelles tant sur le plan biologique que physico-mécanique. Dans les applications en bioingénierie osseuse, les composites à base de collagène (Col) et d'hydroxiapatite (HA) sont devenus tellement performant qu'ils peuvent être classifiés comme des matériaux biomimétiques. Cette thèse propose la production d'une matrice 3-D poreuse à base d'HA et de Col (50:50wt%). Ce composite réticulé par le glutaraldéhyde a été caractérisé par des différentes techniques et servira de support pour la culture cellulaire. Des cellules estromales ostéoprogénitrices ont été cultivées dans un environnement statique et dynamique (deux vitesse de flux) et leurs capacités de colonisation ainsi que leurs comportements d'adhésion, de prolifération, de différentiation seront observés. A travers les résultats de diffraction de rayons X et de spectroscopie infrarouge, il est possible d'affirmer la présence dans la matrice collagène d'une phase minérale peu cristalline constituée par de l'hydroxiapatite carbonatée du type-B déficiente en calcium. La viabilité cellulaire a été fortement influencée par les systèmes de culture au cours des 21 jours. Les résultats du système dynamique en haute vitesse montrent une excellente capacité du composite à supporter les processus cellulaires. Les cellules sont capables d'adhérer, de proliférer et de coloniser la matrice tridimensionnelle.

L'acier inoxydable est utilisé dans de nombreuses applications biomédicales. Au contact d'un environnement biologique, des protéines s'adsorbent à la surface des aciers inoxydables. La maîtrise de la biocompatibilité nécessite la connaissance à l'échelle moléculaire de l'interaction biomolécule- surface. Nous développons une approche " bottom up " de cette interaction déclinée selon 3 axes : Complexification de la surface : Les films passifs en surface des aciers inoxydables sont composés à la fois d'oxydes de chrome et de fer et la surface α-Cr2O3 (0001) représente un modèle pertinent de ce film passif. Nous avons tout d'abord étudié l'adsorption des acides aminés (AA) sur une surface de Cr2O3 anhydre. Les acides aminés acides et basiques interagissent le plus fortement avec Cr2O3. Nous avons mis en évidence une différence de réactivité entre Cr2O3, Fe2O3 et un film de Cr2O3 enrichi en Fer en extrême surface, imputable à la structure électronique des cations Cr3+ et Fe3+. Activité de l'eau : Elle a été prise en compte en modélisant une surface hydroxylée et en extrapolant à l'interface solide liquide. L'étude de l'adsorption des AA sur une surface hydroxylée (en sphère externe) et en substitution de groupements -OH de surface a montré que seuls les acides aminés acides (Glu, Asp) peuvent s'adsorber en sphère interne. La formation de couches auto-assemblées de sphère externe est favorisée pour les acides aminés hydrophobes. Taille de la biomolécule : Dans cet optique nous avons développé une nouvelle méthodologie pour l'étude de l'adsorption de peptides sur des surfaces bien définies. Cette méthodologie est appliquée à l'exemple de l'adsorption du dipeptide de l'acide glutamique Glu2 sur Cr2O3. Une adsorption par multi-ancrage des résidus, de type sphère interne, est calculée.

La régénération osseuse est un processus impliquant de nombreux types cellulaires comme les ostéoblastes, les chondrocytes ou les cellules stromales mésenchymateuses (CSM). Les CSM possèdent des capacités de différenciation suggérant leur implication dans ce processus de réparation. La régénération osseuse est le fruit de la coordination complexe de l'activité de nombreux facteurs de croissance. Parmi eux, l'« Heparin affin regulatory peptide » (HARP) est fortement exprimé dans le callus durant la régénération mais son rôle n'est pas clairement établi. Le but de ce travail de thèse a été (1) d'évaluer les effets de HARP sur les propriétés de migration, de prolifération et de différenciation des CSM in vitro ; (2) évaluer la capacité de HARP à induire une formation osseuse ou une régénération osseuse in vivo.Nos résultats démontrent que HARP est chémoattractant pour les CSM et potentialise leur prolifération. De plus, nous montrons pour la première fois que le traitement de CSM par HARP durant leur chondroinduction conduit à une différenciation chondrocytaire de type hypertrophique. Ce type cellulaire est primordial dans les derniers stades de la formation osseuse endochondrale qui se met en place durant la croissance osseuse, mais également durant la réparation. L'implantation de biomatériaux associés à HARP dans un défaut osseux de condyle fémoral a conduit à la formation de cartilage et d'os dans l'implant, reproduisant le mécanisme physiologique de formation osseuse endochondrale. Le biomatériau seul n'a été envahi que par du tissu fibreux.Durant les processus de réparation tissulaire, les glycosaminoglycannes (GAG), des chaînes polysaccharidiques sulfatées, composants majeurs de la matrice extracellulaire, participent à la modulation des effets des facteurs de croissance durant la réparation. Récemment, des mimétiques structuraux et fonctionnels des GAG ont été développés. Durant ma thèse, j'ai été associé au travail d'un doctorant de l'équipe de P.Albanese, qui a montré que des mimétiques de GAG induisent une différenciation ostéoblastique des CSM en l'absence de traitement ostéoinducteur. L'implantation sous-cutanée de biomatériaux covalemment associés aux mimétiques ont également été menées, et ont permis d'observer des potentialisations des processus de vascularisation de l'implant et de l'activité ostéoclastique. Ces resultats ont permis de valider l'interêt des GAG mimétiques dans le cadre des thérapies de régénération osseuse.Cette étude démontre pour la première fois les effets chondroinducteurs directs de HARP sur la production de molécules de la matrice cartilagineuse par les CSM in vitro, mais également sur la synthèse de tissu cartilagineux in vivo. Les effets de HARP observés sur la régénération osseuse confirment qu'il pourrait être un bon candidat en chirurgie orthopédique en permettant une régénération de type endochondrale typique de la réparation physiologique. De plus les nouvelles stratégies developpées dans le laboratoire sur la fonctionnalisation covalente de biomateriaux par des GAG mimétiques, meriteraient d'etre testées en association avec HARP, afin d'augmenter sa demi-vie et de controler son relarguage et ses activités biologiques in vivo. / Bone regeneration is a complicated process which involved many cellular types such as osteoblasts, chondrocytes and mesenchymal stromal cells (MSC). MSC can differentiate toward chondrocytes and osteoblasts, suggesting their implication in bone regeneration processes. Bone reparation involved a complex coordination of growth factors. Among them, heparin affin regulatory peptide (HARP) is found in callus during regeneration. However, its role is poorly understood. The aim of this thesis was (1) to evaluate HARP effects on proliferation, migration and differentiation of MSC in vitro, (2) to evaluate HARP ability to promote bone regeneration or bone formation.Our results demonstrate that HARP has chemoattractive and proliferative properties on human MSC. Moreover, we show for the first time that HARP commits human MSC toward hypertrophy during chondrogenesis. This is of great interest since hypertrophic chondrocytes are of primary importance in the late stage of endochondral bone formation. We further tested the association of HARP to scaffolds in a model of bone regeneration in femoral defect in rat. HARP associated scaffolds showed an invasion of cartilage and bony tissues, mimicking endochondral bone formation, whereas scaffold alone was just filled with fibrous tissue.During regenerative processes glycosaminoglycans, polysaccharides sulfated chains, are known as major components of the extracellular matrix and modulate the effects of growth factors during regenerative processes. Recently, structurally and functionally mimetics of GAG had been developed. During my PhD thesis, I was associated to the work of a doctoral student of P. Albanese who showed that GAG mimetics induce osteoblastic differentiation of MSC without any other osteoinductive treatment. The ectopic implantation of mimetic associated scaffolds didn't show effects on osteoformation but induced an enhancement of vascularization and of osteoclastic activity, both related to tissue remodeling. These results validate that GAG mimetics are of great interest in bone regenerative field.This study demonstrates for the first time the chondroinductive potential of HARP through its ability to induce cartilage specific matrix production by MSC in vitro but also by inducing cartilage tissue synthesis in vivo. The effects of HARP observed on bone regeneration, by inducing an endochondral bone formation similar to that observed in normal bone regeneration, confirm that HARP could be a good candidate in orthopedic surgery. Moreover, scaffold covalently linked with GAG mimetics should be tested in association with HARP. This strategy could increase the half life, control the release and potentiate HARP properties in vivo.

L’incidence des maladies cardiovasculaires d’origine athéromateuse demeure un problème majeur en santé publique et malgré le développement de techniques curatives endovasculaires, la chirurgie demeure nécessaire chez de nombreux patients. Le remplacement vasculaire se fait par une veine autologue qui reste le « gold standard » ou, lorsque les patients n’ont pas le capital vasculaire suffisant, par une prothèse. Actuellement, si les techniques utilisant des prothèses synthétiques sont satisfaisantes pour le remplacement d’artères de gros calibre, celui des artères de petit calibre demeure toujours un défi du fait du caractère thrombogène des biomatériaux utilisés et de leurs mauvaises propriétés mécaniques. Depuis quelques années, le concept d’ingénierie tissulaire a émergé et évolué. Il pourrait permettre de proposer de nouveaux types de substituts vasculaires hybrides et/ou biologiques, grâce en particulier à l’utilisation de cellules souches et de leurs progéniteurs, ouvrant d’intéressantes perspectives dans le domaine de l’ingénierie vasculaire. Le but de ce travail a été d’obtenir de manière fiable et reproductible des cellules à phénotype endothélial mature à partir de progéniteurs endothéliaux issus de moelle osseuse et sang périphérique humains et de définir leurs réponses dans des conditions proches de celles observées dans un vaisseau natif. Des cellules (PDECs : Progenitor Derived Endothelial Cells) ont pu être amplifiées à partir de progéniteurs, elles présentent les marqueurs membranaires classiquement utilisés pour définir des cellules endothéliales matures. Elles sont capables, sur différents revêtements utilisés cliniquement tels le collagène de type I et la colle de fibrine ainsi que sur un revêtement plus expérimental (Multicouches de PolyElectrolytes), de former une monocouche confluente. Ces PDECs résistent à des contraintes mécaniques de cisaillement de type artériel et l’analyse de gènes et protéines impliqués dans la biologie de l’endothélium a montré qu’elles répondent à ces stimulations par l’expression d’un phénotype en lien avec une activité antithrombogène. De plus, les travaux préliminaires réalisés sur ces PDECs cocultivés avec des progéniteurs ostéoblastiques, ouvrent d’intéressantes perspectives concernant leur utilisation dans le cadre de l’ingénierie du tissu osseux vascularisé. / The incidence of atherosclerotic arterial disease is still a major public health problem and despite endovascular surgery therapies, surgical treatment is necessary for many patients. Vascular bypass is performed with an autologous vein which remains the gold standard, or when patients do not have appropriate blood vessels to be used as replacement, with a synthetic prosthesis. Nowadays, synthetic vascular grafts have been successfully used in the treatment of the pathology of large arteries, but the replacement of the smaller sized arteries is still a challenge because synthetic vascular grafts are known to be highly thrombogenic and have poor mechanical properties. Recently, the tissue engineering concept has emerged and advances. It can allow to propose development of new hybrid or biologic vascular substitutes, using stem cells and progenitor cells, holding great promise for vascular tissue engineering. The aim of the present study was to obtain reliably and reproducibly, cells with mature endothelial phenotype from endothelial progenitor cells isolated from human bone marrow and peripheral blood and investigate cell response in conditions similar to those observed in a native vessel. We were able to expand cells (PDECs: Progenitor Derived Endothelial Cells) from progenitors which exhibit markers conventionally used to define mature endothelial cells. They were able, on scaffolds currently used in clinic like collagen type I and fibrin glue or on more experimental scaffold (Polyelectrolytes multilayers films), to form a confluent monolayer. These PDECs are able to withstand arterial shear stress and analysis of genes and proteins implicated in endothelium biology shows that these cells respond to shear stress stimulation with a phenotype connected to an anti-thrombogenic activity. Moreover, preliminary studies using co-cultures of PDECs and osteoblastic progenitors, open interesting perspectives concerning PDECs to be used in the field of vascularized bone tissue engineering.

Depuis une dizaine d'année, le rôle des biofilms dans la résistance aux antibiotiques et à la réponse immunitaire a été mis en évidence dans les infections chroniques. Les plaies chroniques possèdent ces mêmes particularités de résistance aux divers traitements. La formation de biofilm dans les plaies induit une protection des bactéries qui participe potentiellement à la chronicité et est responsable de l'inefficacité des soins. Le but de ma thèse est de concevoir un biogel actif contre les biofilms pouvant être présents dans les plaies chroniques.Nous avons développé un gel de gélatine innovant contenant divers agents anti-biofilms et permettant l'éradication des bactéries pathogènes. Ces gels sont des solides mous composés d'une phase liquide emprisonnée dans un réseau de biopolymères. Biocompatibles et biorésorbables, ils présentent des avantages pour une utilisation en tant que biomatériaux pour la santé. Il est possible d'y inclure des molécules qui vont ensuite diffuser vers le milieu extérieur. Pour mieux appréhender cette cinétique de diffusion, nous avons étudié le relargage de molécules modèles de différents poids moléculaires et de différentes charges.La stratégie anti-biofilm adoptée consiste à prévenir la colonisation bactérienne, déstabiliser le biofilm et éradiquer les bactéries pathogènes de la plaie (Diminution de la biomasse d'au moins 5 logarithmes). Pour développer ce système, 3 types de molécules ont été combinées : un antiseptique commercial, utilisé dans le cadre des soins des plaies chroniques, un chélateur d'ions actifs contre les MMPs surexprimées dans les plaies et une protéase capable de dégrader la matrice du biofilm. Cette étude a été réalisée sur des biofilms mono-espèce de P. aeruginosa et S. aureus, bactéries pathogènes fréquemment retrouvées dans les plaies chroniques. La combinaison des principes actifs a été testée en solution, en contact direct avec le biofilm. Puis, les agents ont été encapsulés dans un biogel. Nous avons étudié à la fois les propriétés viscoélastiques de ces gels mais aussi leur efficacité contre un biofilm, comparé au traitement non encapsulé. Lors de ce travail, nous avons élaboré un gel manipulable capable d'éradiquer un biofilm mono espèce ou multi espèces, constitué de souches de laboratoire ou de souches cliniques issues de plaie chronique. / Over the past 10 years, researchers have highlighted the role of biofilms on resistance to immune response and antibiotics treatments of chronic infections.Chronic wounds share these characteristics as they are resistant to care treatments. The possible biofilm formation in wound can protect bacteria participating to the chronicity and the resistance to wound care treatment. The aim of this thesis is to conceive a biogel against biofilms in chronic wounds.We have developed an innovative gelatin gel containing various anti-biofilm agents able to eradicate pathogenic bacteria biofilm. This gel is soft matter composed of a liquid phase entrapped in a biopolymer network. It is biocompatible and bioresorbable; these properties are necessary for a biomaterial. The gel has the capacity to deliver molecules with controlled release. We have studied the release of model molecules with different charges and weights.The anti-biofilm strategy consisted in preventing bacterial colonization, disrupting the biofilm and eradicating pathogen bacteria in wound (a decrease biomass of at least 5 log reductions). The system developed consisted in the combination of three different types of molecules: a commercial antiseptic usually applied in chronic wound care, an ion chelator active against MMPs which are over-expressed in chronic wounds and a protease which can disrupt the matrix of the biofilm.The study has been carried out on mono-species biofilms synthesized in vitro, with P. aeruginosa and S. aureus, two pathogenic bacteria frequently encountered in chronic wounds. The combination of the active agents was tested in solution or in directly contact with the biofilm. Then molecules were entrapped in the biogel. The viscoelastic properties of the gel were studied and the efficacy of the entrapped treatment compared to that of the solution. A handeable and efficient biomaterial has been elaborated during this study. It is able to eradicate mono – and multi- species biofilms from both laboratory and clinical bacterial strains.

L’ingénierie tissulaire a vu émerger, dans la dernière décennie, la nanomédecinerégénérative combinant non seulement les cellules souches mais aussi les facteursde croissance. Le but de ce travail a été d’utiliser les techniques de l’ingénierieosseuse et pulpaire pour améliorer ou créer des implants actifs et vivants.L’ingénierie tissulaire vise à remplacer ou à réparer des tissus endommagés del’organisme par des implants bioactifs imitant les tissus naturels. Ainsi, il est nécessairede développer en premier lieu des matériaux biocompatibles, c’est-à-direacceptés par l’organisme, et capables d’interagir avec les cellules au site del’implantation du dit matériau afin d’aider à la fonction de l’implant. Pour cette raison,de nombreuses méthodes visent le développement de biomatériaux implantablesimitant le mieux possible la matrice extracellulaire. Dans cette étude,l’"électrospinning" a été utilisé afin de concevoir des membranes nanofibreuses. Ellesont ensuite été fonctionnalisées et associées à des germes de 1re molaire mandibulairede souris afin d'en favoriser le développement. Après une revue de littératures'intéressant à l'ingénierie tissulaire en chirurgie dentaire, deux axes de rechercheseront développés. Le premier concerne la régénération de l’unité os/dent et le deuxièmel'innervation de la dent. / In the last decade, regenerative nanomedicine emerged from tissue engineeringby combining stem cells and growth factors. The aim of this work was to use thebone and dental pulp tissue engineering technics to improve or create new living andactive implants. Tissue engineering aims to replace or repair damaged tissues withbioactive implants mimicking natural tissue. Thus, it is necessary to develop in a firstplace, new biocompatible materials. These materials should be well accepted by theorganism and capable to interact with the cells present in the implantation site to helpthe implant integration. In this study, Electrospinning was used to create nanofibrousmembrane which size and organization are comparable to the extracellular matrix.These membranes were functionalized and associated with first molar embryologicalgerms to promote their development. After a literature review about tissue engineeringin dental surgery, two research thematics will be developed. The first thematic isto regenerate the bone/tooth unit and the second is to innervate the tooth.

A la suite d’une lésion carieuse ou traumatique du complexe pulpo-dentinaire, une inflammation locale est initiée. Cette inflammation peut être délétère car la pulpe dentaire est localisée au sein de parois dentinaires rigides, elle doit donc être résolue pour initier la régénération.Lors de lésions juxta-pulpaires, le praticien réalise un coiffage pulpaire direct afin de conserver la vitalité de la dent. Un biomatériau est placé au contact des tissus pulpaires afin de maintenir l’intégrité de la pulpe, en promouvant les processus de guérison tout en la protégeant du milieu buccal hostile.Les silicates de calcium sont aujourd’hui les matériaux de choix pour ces actes thérapeutiques. Des modifications de leur formulation visant à réduire leur temps de prise ont conduit au développement de silicates tricalciques photo-polymérisables. Cependant, la présence importante de résines dont la toxicité pulpaire est connue, soulève des questions. Cette thèse a pour objectif d’évaluer l’effet de différents biomatériaux de coiffage pulpaire sur l’inflammation et la régénération, au niveau cellulaire et tissulaire et d'étudier les conséquences de l'ajout de résines. Nos résultats démontrent que les matériaux de coiffage pulpaire affectent les étapes précoces de l'inflammation et de la régénération pulpaire. Alors que les silicates tricalciques modifient l'équilibre vers le processus de régénération, les biomatériaux contenant de la résine déplacent cet équilibre vers une réaction inflammatoire. Ce travail met en évidence l'importance capitale du choix du biomatériau de coiffage et restreint l'utilisation de biomatériaux contenant de la résine pour le coiffage pulpaire indirect. / Deep carious or physical lesions may lead to dental pulp injuries. Subsequently, both infiltrating bacteria and injured tissues initiate an inflammatory reaction. This may be detrimental to the healing process within the pulp inextensible environment.Clinically, during juxta-pulpal lesions, the practitioner performs a direct pulp capping in order to preserve the tooth vitality. A biomaterial is placed directly in contact with the pulp tissues to maintain pulp integrity, promoting the healing processes and protecting it from the hostile oral environment. Tricalcium silicates are now considered as the biomaterials of choice for vital pulp therapy. Modifications of this type of biomaterials aiming at reducing their setting time led to the development of light-cured tricalcium silicates. However, the presence of a high percentage of resins in this material raises questions about its possible effects on the pulp inflammatory reaction due to its reported toxicity. This aim of this thesis was to determine the influence of tricalcium silicate-based capping biomaterials on the initial steps of pulp inflammation and healing and to investigate the consequences of adding resins.Our results demonstrate that pulp capping biomaterials affect the early steps of pulp inflammation and healing. While tricalcium silicates shift the balance towards the healing process, resin-containing biomaterials drive this balance towards an inflammatory reaction. Overall, this work highlights the fact that the choice of pulp capping biomaterial is of prime importance in direct pulp capping procedures and does not support using resin containing biomaterials for direct pulp capping.

Cette thèse a pour objectif de développer une méthode de bioimpression 3D de tissus vivants. Ce nouveau champ disciplinaire a pour but la fabrication de tissus grâce à une bioimprimante en s’appuyant sur les principes fondamentaux de l’ingénierie tissulaire. Pour mener à bien ces travaux, une bio-encre spécifique a été formulée à l’aide de biomatériaux naturels afin de répondre aux critères de biocompatibilité, de maintien de la viabilité cellulaire et de support pour la formation d’un réseau cellulaire en trois dimensions. Plusieurs caractérisations ont ainsi pu être réalisées afin de démontrer l’innocuité du procédé de bioimpression 3D sur les cellules utilisées.L’évolution technologique de la bioimprimante utilisée est ensuite présentée en partant d’une technologie open-source pour arriver à l’utilisation d’un bras robotique 6 axes. L’exigence du cahier des charges de cette bioimprimante a évolué au fil des différents prototypes utilisés.La dernière partie de ce travail de thèse présente les résultats de bioimpression de tissus obtenus grâce à de multiples collaborations. Plusieurs tissus seront étudiés et caractérisés : le derme et sa maturation vers une peau totale, le cartilage et la bioimpression de cellules souches mésenchymateuses, un tissu microvascularisé grâce à l’incorporation de cellules endothéliales et pour finir un tissu perfusable en utilisant une approche de culture dynamique en bioréacteur / This thesis focus on the development of a 3D bioprinting process for living tissue. This new field of research, 3D bioprinting, aims to fabricate tissues using a bioprinter based on the tissue engineering fundamentals.To carry out this work, a specific bioink was formulated using natural biomaterials to meet the requirement of biocompatibility, cell viability and support of a three-dimensional cellular network. Several characterizations have been used to demonstrate the cells viability during the 3D bioprinting process.The bioprinter technological evolution is then presented, starting from an open-source technology and ending with the use of a 6-axis robotic arm. The specifications of this bioprinter evolved through different prototypes.The last part of this thesis concerns tissue bioprinting results obtained through multiple collaborations. Several tissues will be studied and characterized: the dermis and its maturation towards a total skin, the cartilage and the mesenchymal stem cells bioprinting, a microvascularized tissue thanks to the incorporation of endothelial cells and finally a perfusable tissue by using a dynamic culture approach in bioreactor

Ce travail concerne l'élaboration, l'étude physico-chimique et l'évaluation biologique de verres bioactifs purs et dopés, sous forme massive ou poreuse. Trois éléments dopants (Mg, Zn et Sr) ont été introduits, séparément puis simultanément, dans la matrice vitreuse. Les différents verres du système SiO2-CaO-Na2O-P2O5, synthétisés par fusion à haute température, présentent une structure amorphe et homogène. Leur réactivité chimique a été évaluée lors de tests in vitro en l'absence puis en présence de cellules. La bioactivité des verres est avérée par la formation d'une couche d'hydroxyapatite à leur surface. L'introduction d'éléments dopants influe fortement sur la dissolution de la matrice vitreuse, ainsi que sur la cinétique de formation et la cristallisation de la couche d'hydroxyapatite. Ces résultats ont été obtenus par un ensemble de techniques de caractérisations, telles que la DRX, l'IR, le MEB-EDX ou l'ICP-OES. La non-cytotoxicité des verres et une bonne prolifération cellulaire à leur surface a également été mise en évidence. En outre, une étude structurale originale sur la bioactivité des verres par RMN du Solide a mis en évidence la formation de deux nouvelles espèces de tétraèdres SiO4 dans le réseau vitreux et l'apparition d'une nouvelle composante PO43-(HA), caractéristique de l'hydroxyapatite, lors des tests in vitro. Par ailleurs, deux phosphosilicates présentant une porosité macro et micrométrique ont été synthétisés par réaction entre un nitrure, tel que TiN, et les oxydes du verre. Cette porosité a été créée après une mise au point des différents paramètres thermiques nécessaires à ce phénomène.

Les mécanismes par lesquels les charges mécaniques et électriques agissent sur le tissu osseux dans son ensemble, et sur les ostéoblastes, en particulier, sont encore mal compris. La réponse des ostéoblastes soumis à un seul type de stimulus physique a été comparée à celle obtenue par des combinaisons de plusieurs signaux mécaniques et/ou électriques. Dans la perspective d'améliorer l'ostéointégration des biomatériaux, nos études ont porté principalement sur les deux composants essentiels pour le succès de la greffe d'un biomatériau : la matrice extracellulaire (MEC) qui sert d'interface entre le biomatériau et l'hôte ainsi que les facteurs angiogéniques. Nous avons étudié les réponses des ostéoblastes à des contraintes mécaniques complexes basées sur des signaux de " basse amplitude haute fréquence " (BAHF) appliquées à un modèle de culture 3D (hydroxyapatite macroporeux). Nous montrons donc qu'une stimulation mécanique simple (3Hz) peut être potentialisée par des BAHF appropriées (25 Hz). Un dispositif a été développé pour appliquer des contraintes mécaniques très BAHF sur des modèles de culture 2D. La synthèse de la MEC est favorisée et ses propriétés ostéogéniques sont augmentées sous BAHF. Les BAHF n'ont pas d'effet sur le VEGF. Un autre dispositif a permis d'appliquer un champ électrique aux cultures cellulaires. Quelques paramètres nous indiquent que les cellules perçoivent le champ électrique, mais nous retenons que le VEGF n'est pas affecté. En revanche, la combinaison de ces stimulations physiques (contrainte mécanique très BAHF et champ électrique) augmente l'expression de plusieurs facteurs impliqués dans l'angiogénèse (VEGF, TGFβ1, FGF2...). Les sollicitations complexes définies dans cette thèse pourraient être un outil pour fonctionnaliser un substitut osseux cellularisé