Le chitosan est un polysaccharide linéaire dérivé de la chitine formé de monomères de glucosamine et de N-acétyl-D-glucosamine. Utilisé comme implant dans un nouveau modèle de régénération du cartilage qui est basé sur la technique de la microfracture, ce biopolymère induit un recrutement massif des neutrophiles humains (PMN) en plus d'améliorer significativement la réparation du cartilage hyalin par rapport aux autres techniques actuellement utilisées en médecine régénérative. Ce projet de maîtrise avait pour objectif premier de définir le phénotype des PMN en présence de chitosan 80M. une préparation déacétylée à 80% qui est utilisée dans le modèle de régénération présenté. Puisque le degré de déacétylation est une caractéristique structurelle importante qui confère en partie au chitosan ses effets biologiques, deux préparations de chitosan ont été utilisées afin de comparer les phénotypes obtenus (80M et 95M). L'étude a démontré que le chitosan 80M est chimiotactique pour les PMN contrairement au chitosan 95M. De plus, les PMN ne produisent pas de réactifs toxiques de l'oxygène et ne libèrent pas le contenu de leurs granules en présence de chitosan, contrairement aux agonistes classiques tels que le fMLP ou le LPS. Ces résultats suggèrent que le chitosan aurait un effet positif sur les PMN en empêchant ces cellules d'être néfastes suite à l'utilisation de leurs armes antimicrobiennes, ce qui permettrait ainsi d'avoir une meilleure réparation du cartilage.

Après une perte importante d’un tissu cartilagineux, plusieurs possibilités s’offrent aux chirurgiens pour remplacer cette perte tissulaire. Parmi, cela nous trouvons, les greffes autologues ou allogéniques et l’utilisation de polymères biocompatibles. Sans oublier que jusqu’aujourd’hui, les propriétés et la structure du cartilage natif n’ont pas été entièrement imitées par l’ingénierie tissulaire. Étant donné les limitations des méthodes actuelles, telles que : la pénurie des donneurs, l’immunogénicité des greffons allogéniques, et le manque d’intégration des polymères l’ingénierie tissulaire du cartilage pourrait constituer une excellente alternative aux méthodes actuelles. Nos objectifs pour cette thèse sont (i) de produire une matrice composite constituée de polymères naturels; (ii) d’évaluer les propriétés physicochimiques de ces matrices composites, et (iii) d’évaluer les propriétés biologiques de ces matrices pour la production de tissu cartilagineux. Nous avons réalisé qu’une combinaison des deux biopolymères, le collagène et le chitosane, nous a permis d’obtenir une matrice avec des propriétés mécaniques et biologiques renforcées en comparaison à une matrice de collagène seul. La caractérisation physicochimique de nos matrices nous a permis de mieux comprendre les types de réactions chimiques produites entre les deux polymères et les différents autres constituants de la matrice utilisés pour des fins mécaniques, tel que le glutaraldéhyde, et pour des fins biologique, s tels que l’acide glutamique et la glycine. En second lieu, nos résultats portant sur la caractérisation biologique nous ont permis de confirmer que nos matrices composites produites, ensemencées de chondrocytes, favorisent l’adhésion et la prolifération de ces cellules. Nos résultats démontrent de façon tangible l’efficacité d’une combinaison entre le collagène et le chitosane pour la régénération in vitro de tissus cartilagineux. Ces résultats devront être confirmés in vivo en utilisant un modèle animal afin de confirmer la pertinence des membranes composite à base de collagène et de chitosane pour des applications biomédicales, dont le remplacement du cartilage endommagé. / Given the large number of patients suffering from cartilage damage, with different degrees of severity affecting all ages, a wide range of approaches has been designed. These include autologous or allogeneic grafts, the implementation of polymers, etc. However, each of these cartilage replacement do have significant limitations, such as the scarcity of donors, the risk of infection and disease transmission, the immunogenicity of the polymer implants and their reduced integration with native tissue. To overcome these limitations, tissue engineering cartilage could be an excellent alternative. The objectives of our studies are (i) to produce a natural composite matrix containing collagen and chitosan, (ii) evaluate the physicochemical properties of these composite matrices, and (iii) investigate the biological properties of these matrices for the production of cartilage tissue. Our structural and ultrastructural analyses demonstrated that collagen porous membrane can be coated with chitosan at different concentration leading to the formation of a natural composite matrix. The physicochemical characterization confirmed the chitosan interaction with collagen leading to a mechanically stable matrix that can easily be handled. It is also important to mention that the use of cross-linker such as glutaraldehyde improved the mechanical properties of the composite matrix. These designed composite matrixes were biocompatible allowing cell adhesion and growth. These biological activities were improved when composite matrix was pre-treated with glutamic acid and glycine. Such matrix offered appropriate condition allowing the adhesion and growth of chondrocytes. Overall, we were able to design a composite matrix by combining collagen membrane and chitosan solutions. Although very interesting, our in vitro data should be confirmed by in vivo studies using an animal model, prior to clinical applications.