Il existe un besoin clinique pour les prothèses vasculaires de faible diamètre (< 6 mm), notamment pour effectuer des pontages vasculaires. Les prothèses synthétiques de faible diamètre, n’ayant pas d’endothélium, sont sujettes à la thrombose. Ainsi les chirurgiens préfèrent utiliser les vaisseaux autologues des patients. Pour cela, la veine saphène est de loin la plus utilisée. Cependant, de nombreux patients n’ont pas de vaisseaux adéquats, soit parce qu’ils ont déjà été utilisés, soit parce qu’ils sont malades. Pour pallier ce manque, le LOEX a développé un substitut vasculaire reconstruit en laboratoire par la méthode d’auto-assemblage du génie tissulaire. Ces substituts, faits à partir de cellules humaines, ont une longue période de production et ne peuvent être faits à l’avance ni préservés. L’objectif principal de cette thèse est le développement d’une prothèse vasculaire de faible diamètre facilitant le transfert du laboratoire vers la clinique. S’inspirant de travaux antérieurs, les travaux focalisent sur des prothèses obtenues à partir de fibroblastes dermiques humains puis décellularisés. Comme la réponse immunitaire se fait principalement contre les cellules et non pas contre la matrice extracellulaire, la décellularisation permet de gagner une compatibilité immunitaire inter-individu, voire inter-espèce. Ainsi, des prothèses ont été implantées dans six rats pendant six mois sans immunosuppression avec un taux de succès de 83%. Les explants présentaient une infiltration cellulaire suggérant la formation d’une nouvelle media recouverte d’un endothélium. Par ailleurs, nous avons démontré qu’il était également possible de produire des prothèses de grandeur et diamètre adéquats pour une utilisation clinique. Ces prothèses ont été préservées durant trois mois sans altérer leurs propriétés mécaniques. Nous avons également endothélialisé des vaisseaux qui ont ensuite été conditionnés en bioréacteur durant une semaine. Le processus entraînait une compaction de la matrice extracellulaire et un gain dans la résistance à la traction du matériau. En conclusion, les prothèses vasculaires décellularisées offrent deux avantages majeurs facilitant ainsi les essais précliniques et accélérant leur transfert du laboratoire vers les patients. / There is a clinical need for small-diameter vascular prostheses (< 6 mm), particularly for coronary and femoro-popliteal bypasses. Small-diameter synthetic vascular prostheses, comprising no endothelium, present an unacceptable risk of thrombotic occlusion. For this reason, it is preferable to use autologous vessels from the patients. The saphenous vein is the gold standard for most bypasses. However, many patients have diseased vessels or vessels that have already been used. For these reasons, the LOEX has developed a tissue-engineered blood vessel using the method of self-assembly. Such vessels have a long period of production and cannot be made in advance and stored. Moreover, obstacles slow down the realization of preclinical studies; indeed, given the use of human cells, either new autologous animal models must be developed or experimental animals must be immunosuppressed. The main objective of this thesis is to optimize a small-diameter tissue-engineered blood vessel in order to accelerate the translation from the laboratory to a clinical setting. Inspired by previous work, the studies presented in this thesis have focused on vessels produced from human dermal fibroblasts which were then decellularized. Since the immune response is mostly directed against cells and not against the extracellular matrix, the decellularization allows inter-individual and inter-species immunological compatibility. We have successfully implanted five out of six non-immunosuppressed rats for a period of 6 months. Explants presented cellular infiltrations suggesting the formation of a new media covered by a confluent endothelium. We have thereby shown that vessels of an appropriate length and diameter could be produced for clinical applications. These vessels were preserved for up to three months without showing any sign of mechanical degradation. We have also endothelialized such vessels that were conditioned for one week in a bioreactor. The process led to a compaction of the extracellular matrix and an increase in the ultimate tensile strength. In conclusion, the possibility of making the decellularized vessels in advance and to use them in various preclinical animal models could greatly accelerate the clinical translation from the laboratory to patients.

Plusieurs maladies sont à l'origine de désordres urétraux. Pour traiter ces troubles, des biomatériaux acellulaires ou des tissus non-urologiques natifs sont utilisés mais mènent régulièrement à des complications post-opératoires. Dans le cadre de mon projet de maîtrise, nous avons évalué la faisabilité de produire, par la méthode d'auto-assemblage, un modèle tubulaire urétral autologue. Par la suite, nous avons regardé la possibilité d'adapter l'équivalent reconstruit au modèle animal choisi, soit le porc, puisque son système urinaire est physiologiquement similaire à celui de l'humain. Pour atteindre le premier objectif, un modèle tubulaire urétral constitué de cellules humaines fut élaboré. S'en est suivi une caractérisation pour évaluer sa fonctionnante et sa viabilité. Ensuite, pour atteindre notre deuxième but, des tests préliminaires pour établir et déterminer les paramètres optimaux de culture furent réalisés pour produire un feuillet à partir de fibroblastes porcins. En résumé, l'équivalent urétral développé dans notre laboratoire est un modèle innovateur dans le domaine de la reconstruction urologique. La production d'un feuillet avec des fibroblastes de porc est une étape importante qui va permettre de compléter le modèle urologique autologue porcin et de passer aux tests précliniques chez le porc.

Le tissu adipeux blanc est l’un des tissus les plus abondants du corps humain et il constitue sa plus grande réserve énergétique. Il est également reconnu en tant qu’organe sécrétoire et endocrine pouvant agir à distance et influencer plusieurs processus biologiques en plus d’être une source de cellules stromales/souches mésenchymateuses multipotentes. De nombreux patients souffrent de déficits en tissus adipeux à la suite d’une résection de tumeur, d’un accident, de brûlures graves, de maladies congénitales, etc. Le génie tissulaire représente une alternative prometteuse aux approches traditionnelles pour répondre à la forte demande en substituts adipeux et combler les déficits en chirurgie de reconstruction. Afin de déterminer la performance in vivo de substituts adipeux reconstruits par génie tissulaire et d’optimiser les études précliniques, il est crucial de développer des méthodes d’imagerie biomédicale permettant la délinéation des greffons ainsi que l’analyse de leur volume et de leur perfusion. Pour ce faire, des tissus adipeux humains reconstruits (hrATs, Human reconstructed adipose tissues) possédant des adipocytes matures et fonctionnels ainsi qu’une matrice extracellulaire naturelle ont été produits par la technique d’auto-assemblage à partir de cellules stromales/souches du tissu adipeux, puis ont été implantés chez la souris athymique. Nous avons émis l’hypothèse que l’imagerie par résonance magnétique (IRM) permettrait une analyse améliorée de la performance in vivo de hrATs en favorisant le suivi non invasif et longitudinal du volume et de la perfusion sanguine des greffons après l’implantation. En effet, l’IRM en pondération T1 a permis la délinéation des greffons et la détermination de leur volume. Le maintien du volume a été évalué jusqu’à six semaines après l’implantation, révélant une résorption graduelle atteignant 44 % du volume initial. Puis, leur perfusion a été confirmée après 14 et 21 jours. La persistance d’une grande quantité d’adipocytes et d’une riche matrice extracellulaire a également été confirmée. Ces travaux décrivent, pour la première fois, les paramètres optimaux d’IRM pour visualiser de façon efficace des substituts adipeux humains reconstruits par génie tissulaire et implantés in vivo. De plus, assurer la vascularisation rapide de substituts reconstruits par génie tissulaire lors d’une greffe permettrait de favoriser leur survie. Nous avons alors émis l’hypothèse que l’incorporation d’une composante endothéliale aux hrATs serait avantageuse pour les tissus et leur vascularisation globale. Trois jours après l’implantation chez la souris athymique, un réseau étendu de capillaires humains a été observé à l’intérieur des greffons enrichis de cellules endothéliales, puis l’anastomose de ce réseau avec celui de l’hôte a été détectée. Le réseau humain a persisté au moins 14 jours après la greffe en plus de contenir des globules rouges. L’analyse de la vascularisation globale des greffons indique un avantage potentiel de l’ajout d’une composante endothéliale. L’évaluation de l’impact de cette approche sur la vascularisation de tissus plus épais permettra le développement et l’utilisation de substituts volumineux pour combler les déficits adipeux en chirurgie de reconstruction. Enfin, l’inflammation peut être présente à la suite d’une greffe tissulaire. Il est donc important d’étudier ses impacts sur les tissus reconstruits et leurs diverses composantes. Nous avons utilisé le modèle de hrATs contenant des cellules endothéliales organisées en un réseau préformé afin de déterminer l’impact d’un environnement inflammatoire sur le réseau de capillaires dans un contexte adipeux tridimensionnel. Notre hypothèse est que la présence prolongée d’un microenvironnement inflammatoire modélisé in vitro, par l’incubation de hrATs avec le facteur de nécrose tumorale (TNF) et l’interleukine-1β (IL- 1β), modulerait leur profil de sécrétion et aurait une influence néfaste sur leur réseau de capillaires. L’analyse des milieux conditionnés a confirmé la réactivité des tissus. Une désorganisation caractérisée par une diminution de l’étendue et de la complexité du réseau a été observée après une exposition chronique de trois et six jours en présence de TNF et d’IL-1β et serait attribuable entre autres à l’apoptose. Le modèle de hrATs permettra d’élaborer des stratégies visant la préservation de l’intégrité du réseau de capillaires et de développer des substituts adipeux bien adaptés pour faire face à des conditions inflammatoires in vivo. En résumé, ces données contribuent à l’avancement du génie tissulaire adipeux grâce à l’optimisation de l’IRM pour les greffons adipeux reconstruits, mais également par le développement de hrATs possédant une performance in vivo avantageuse en plus de constituer des modèles d’études in vitro tridimensionnels pertinents. / White adipose tissue is one of the most abundant tissues of the human body and it represents its largest energy storage depot. It is also known as a secretory and endocrine organ acting remotely to influence many biological processes in addition to being a source of multipotent stromal/stem cells. Many patients suffer from adipose tissue deficits resulting from tumor resection, accidents, deep burns, congenital anomalies, etc. Tissue engineering represents a promising alternative to traditional approaches to answer the strong demand in adipose substitutes to counteract tissue loss using reconstructive surgery. In order to determine the in vivo performance of adipose tissue substitutes produced by tissue engineering and to maximize preclinical studies, it is crucial to develop biomedical imaging methodologies allowing graft delineation as well as volume and perfusion analyses. Therefore, human reconstructed adipose tissues (hrATs) containing mature functional adipocytes in addition to a natural extracellular matrix were produced according to the self-assembly approach of tissue engineering from adipose-derived stromal/stem cells and were next implanted into athymic mice. We hypothesized that magnetic resonance imaging (MRI) would allow an improved analysis of the in vivo performance of hrATs by promoting the non-invasive and longitudinal follow-up of graft volume and blood perfusion after implantation. Indeed, T1-weighted MRI allowed graft delineation and determination of their volume. Volume retention was evaluated up to six weeks after implantation, revealing a gradual resorption averaging at 44 % of initial substitute’s volume. Blood perfusion was confirmed 14 and 21 days after grafting. The persistence of numerous adipocytes within a rich extracellular matrix was also confirmed. This study described, for the first time, the optimal parameters necessary to achieve efficient MRI visualization of grafted tissue-engineered adipose substitutes. Ensuring a timely perfusion of engineered grafts is important to favor their survival. We hypothesized that the incorporation of an endothelial component into hrATs would be advantageous for the tissues and their global vascularization. Three days after the implantation into nude mice, an extended human capillary network connecting with the host network by anastomosis was detected within the grafts containing an endothelial component. The human capillary network persisted at least 14 days and murine red blood cells were detected within human structures. The global vascularization analysis also unveiled a tendency towards a beneficial impact of the endothelial component. Assessing the impact of this approach on the vascularization of thicker tissues will prove useful for the development of voluminous substitutes to counteract adipose defects in reconstructive surgery. Lastly, inflammation developing upon tissue grafting can have detrimental effects on engineered tissues. It is therefore important to study its impact on reconstructed tissues and their components. We used the hrAT model containing a preformed capillary network to study the impact of an inflammatory microenvironment on the capillary network within a three-dimensional adipose context. We hypothesized that a prolonged inflammatory context, created in vitro with tumor necrosis factor (TNF) and interleukin-1β (IL-1β), would impact hrAT’s secretory profile and mediate detrimental effects on the microvascular network. Analysis of conditioned media established tissue responsiveness. A disorganization of the capillary network was observed after a chronic exposure of three and six days to TNF and IL-1β and was characterized by a decrease of its extent and complexity. This disorganization was in part due to apoptosis. The hrAT model will allow the elaboration of strategies aiming at preserving the capillary network and the development of adipose tissue substitutes better suited to face inflammatory conditions in vivo. Overall, this work contributes to the advancement of the field of adipose tissue engineering through the optimization of MRI parameters for the follow-up of engineered adipose grafts but also through the development of hrATs that possess an advantageous in vivo performance in addition to being relevant three-dimensional in vitro models.

Le psoriasis est une maladie inflammatoire qui touche 3% de la population¹[exposant],² et qui induit une hyperprolifération des kératinocytes. De nos jours, il existe de nombreux traitements pour le psoriasis, mais aucun ne s'avère curatif. Des recherches pour mieux comprendre la maladie sont toujours en cours. Grâce à la culture cellulaire, il est aujourd'hui possible de construire des modèles tridimensionnels par la méthode d'autoassemblage. Ces modèles, composés d'un épiderme et d'un derme, reproduisent en partie le phénotype psoriasique du patient donneur. Ces substituts actifs métaboliquement⁴[exposant],⁵ peuvent être utilisés afin d'évaluer l'activité antipsoriasique in vitro de nouveaux médicaments. Des recherches antérieures effectuées par les experts de l'entreprise Lucas Meyer Cosmetics ont démontré différentes activités biologiques d'ingrédients ayant un lien avec le psoriasis. Ces ingrédients sont actuellement utilisés dans les cosmétiques pour d'autres applications, mais pourraient devenir utiles dans des formulations cosméceutiques accompagnant les traitements du psoriasis. Le but de cette recherche était donc de cibler, parmi les différents ingrédients sélectionnés, celui ayant le meilleur potentiel antipsoriasique dans le but de développer des cosméceutiques adaptés à la pathologie du psoriasis. Pour ce faire, des tests MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) et SRB (Sulforhodamine B) ont été effectués sur des kératinocytes psoriasiques afin de déterminer leur potentiel antiprolifératif en monocouche ainsi que de définir les concentrations à tester sur le modèle tridimensionnel. Les substituts sains et psoriasiques ont ensuite été créés grâce à la méthode d'autoassemblage et les actifs ayant le meilleur potentiel antiprolifératif ont ensuite été testés à deux concentrations différentes. Parmi les huit ingrédients initiaux, un seul a présenté une action antiproliférative significative sur les substituts psoriasiques aux deux concentrations. Afin de valider son effet sur la prolifération et la différenciation des kératinocytes, des analyses par immunofluorescence permettant de visualiser des marqueurs de différenciation et de prolifération ont été effectuées. Cela a permis de constater que l'ingrédient en question agit à la fois sur la prolifération et la différenciation des kératinocytes. / Psoriasis is an inflammatory disease affecting 3%¹[superscript],²[superscript],⁵ of the population, which induces hyperproliferation of keratinocytes. Nowadays, there are multiple treatments for psoriasis, but none of them are curative and the understanding of the disease is still in progress. According to tissue engineering techniques, it is now possible to reconstruct 3D skin substitutes according to the self-assembly method, showing dermis and epidermis that keep the patient psoriatic phenotype. These metabolically active substitutes can be used to test the antipsoriatic activity of new drugs. Previous studies from Lucas Meyer Cosmetics have shown results on different mechanisms of action related to psoriasis. Those ingredients are already used for other applications like dryness and redness but could be useful for skincare adapted to psoriatic skin. This could help the efficiency of the treatments and the decrease of side effects. MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) and SRB (Sulforhodamine B) assays were performed on psoriatic keratinocytes to determine the active ingredient concentration for the 3D experiment. Psoriatic and healthy skin substitutes have been reconstructed according to the self-assembly method and the molecules have been added to the culture medium to evaluate their antipsoriatic activity. Among the eight initial ingredients, one of them showed a significant antiproliferative action on psoriatic substitutes for the two concentrations tested. Living epidermis thickness has been measured and immunofluorescence of Ki-67 and involucrin have been performed to determine the effects on hyperproliferation. The results showed that the ingredient acts both on the proliferation and on the differentiation of keratinocytes.

La construction d'une paroi de vessie par génie tissulaire nécessite d'abord la compréhension de l'organe que l'on désire reproduire. La vessie est un organe complexe du corps humain et fait partie intégrante du système urinaire. L'objectif de mon travail est de produire un tissu vivant imperméable, résistant et manipulable qui pourrait un jour servir à reconstruire ou à agrandir la vessie d'un modèle animal puis chez l'humain. La technique utilisée est la méthode d'auto-assemblage mise au point au LOEX. Celle-ci permet la superposition de différents types cellulaires sans l'utilisation d'une matrice exogène. Le tissu ainsi produit pourrait être complètement autologue. La mise au point de cette technique pour le tissu urologique et son évaluation doit se faire sur plusieurs aspects. Macroscopiquement, le tissu doit être manipulable, continu et résistant. Microscopiquement, il doit s'agir de cellules en bon état et de morphologie normale. Finalement, la fonctionnalité du tissu reconstruit peut être évaluée en testant sa perméabilité. La mise au point d'un tissu répondant à toutes nos attentes in vitro pourrait permettre son application in vivo chez un modèle animal.

Les récessions gingivales, définies par le déplacement des tissus parodontaux apicalement à la jonction énamo-cémentaire, ont un impact considérable sur la qualité de vie. Le but du traitement de ces récessions est de prévenir la douleur, la sensibilité dentaire, la perte de vitalité dentaire et les caries radiculaires. Le traitement de référence de ces récessions est l'utilisation d'un tissu autologue provenant du palais. Cependant, cela comporte de nombreuses contraintes. L'anatomie palatine peut limiter la quantité de tissu disponible et la douleur post-opératoire sera plus importante car il existe un deuxième site opératoire. Pour surpasser ces contraintes, une procédure non invasive est hautement recommandée. Ce projet de recherche démontre que des cellules autologues (fibroblastes et cellules épithéliales) ensemencées sur une membrane biodégradable permettent de créer une muqueuse orale prête à être greffée. Après leur isolement et leur ensemencement dans une matrice coUagénique, les fibroblastes adhèrent et colonisent tout l'espace disponible au niveau de cette matrice coUagénique. La croissance des fibroblastes est importante lorsqu'ils sont ensemencés dans cette matrice. Cette croissance est dépendante du temps. D'un autre côté, les cellules épithéliales ensemencées sur la matrice adhèrent et colonisent la portion supérieure de cette dernière. Dans des conditions appropriées, les cellules épithéliales prolifèrent et se stratifient, donnant ainsi un epithelium kératinisé. Les résultats d'une co-culture (matrice coUagénique ensemencée avec des fibroblastes puis des cellules épithéliales) démontrent la création d'une muqueuse orale produite par génie tissulaire qui pourrait être utilisée pour le traitement des récessions. / Gingival recessions, defined as the displacement of the marginal tissue apical to the cementoenamel junction, have a considerable impact on day-to-day life and quality of life. The aim of gingival recession treatments, is to prevent pain, tooth sensitivity, loss of vitality of teeth and root caries. The gold standard for treating gingival recession is the use of autologous palatal tissue graft. However, this is hampered by significant limitations such as multiple areas requiring tissue grafts, palatal anatomy that may limit the amount of autologous tissue that can be collected, increased invasive pain related to the presence of two surgical sites. To overcome these limitations, a non-invasive procedure is highly recommended. This research proposal is aimed at demonstrating that autologous gingival cells (fibroblasts and epithelial cells) in combination with a safe biodegradable biomaterial can be used to engineer oral mucosa tissue for grafting. Following their extraction and seeding into a collagen matrix, human gingival fibroblast adhere and populate almost all available space in the scaffold. The cell growth assessment showed that fibroblasts significantly proliferate when seeded into the collagen matrix. The fibroblasts growth tends to be time dependent. On the other hand, human gingival cell cultured onto the collagen matrix showed that these cells adhere and populate the upper layers of the scaffold. Having appropriate growth conditions, epithelial cells proliferate and stratify. Epithelial structure was significantly improved when epithelial cells were cultured onto connective tissue (collagen matrix populated with gingival fibroblasts). Altogether, the results point out the usefulness of engineered oral mucosa tissue as an alternative to replace damaged gingiva.

L'environnement hémodynamique des cellules endothéliales est un stimulus capital pour l'activation et le maintien de leurs fonctions. Les vaisseaux sanguins sont constamment soumis aux forces hémodynamiques sous forme de tension et de forces de cisaillement et ces forces font partie intégrante de l'environnement physiologique des cellules endothéliales. La force de cisaillement présente à l'interface sang-paroi vasculaire agit au niveau de l'endothélium et influence la biologie des cellules endothéliales. La présence de ces forces est souvent négligée dans les modèles in vitro traditionnels d" étude de l'endothélium. Une simple couche de cellules, en deux dimensions, dans un environnement statique s'éloigne de l'environnement natif des cellules endothéliales. La méthode d'autoassemblage développée dans notre laboratoire a permis de mettre au point un modèle in vitro d'étude de l'endothélium humain dans des conditions plus physiologiques. Ce modèle appelé matrice fibroblastique tubulaire est formé de matrice extracellulaire endogène, tridimensionnelle et de forme tubulaire. Ces caractéristiques permettent la culture de cellules endothéliales humaines sur une matrice endogène en plus de les exposer à un flux hémodynamique physiologique. L'objectif de ces travaux était d'évaluer la réponse au flux hémodynamique des cellules endothéliales cultivées dans ce modèle. Après une période d'exposition de 4 heures au flux, les observations microscopiques de l'endothélium démontrent des changements de morphologie des cellules endothéliales qui se rapproche de la réalité in vivo. Nous avons observé un alignement et un étirement des cellules parallèles à la direction du flux et un réarrangement du cytosquelette par la formation de fibres de stress également parallèles à la direction du flux. De plus, nous n'avons pas observé de décollement des cellules par le flux, indiquant l'affinité du substrat de matrice extracellulaire. Nous avons analysé l'influence de l'exposition au flux sur l'expression de 7 gènes impliqués dans la biologie endothéliale : PECAM, eNOS, ETB l , PAI-1, tPA, VECAD et vWF. Nous n'avons pas observé de différences significatives des niveaux d'expression de ces gènes entre la condition statique et dynamique. Le modèle de la matrice fibroblastique tubulaire possède un potentiel certain pour l'étude des cellules endothéliales dans un environnement hémodynamique physiologique. Son utilisation pourrait profiter à plusieurs domaines d'étude impliquant les cellules endothéliales. / The hemodynamic environment of endothelial cells (EC) is a major stimulus for their functions and maintenance. Blood vessels are constantly exposed to hemodynamic forces in form of tension and shear stress. These forces are part of the natural environment of blood vessels and EC. The shear stress present at the blood-vessel wall interface acts directly on the endothelium and modulate its functions at several levels. The hemodynamic environment is often neglected with traditional in vitro models of the endothlium. A simple layer of EC. in two dimensions, in a static environment is far away from the native physiological conditions. The self-assembly method. developed in our laboratory. open the door for a new in vitro model of the human endothelium which can be study under more physiological conditions. This model is composed of fibroblastic three dimensional tubular extracellular matrix (FTM). Its features allow us to culture human EC on an endogenous matrix and to expose them to a physiological flow. In order to study the response of human EC under shear stress in our FTM, the endothelialized FTMs were submitted to static and flow conditions for 4 hours in an hemodynamic bench. Following flow experiments, microscopic observations of the endothelium show changes of cell morphology which approach in vivo reality. We observed an alignment and a stretching of the cells parallel to the flow direction. We also observed a rearrangement of the cytoskeleton by actin stress fibers formation parallel to flow direction. Moreover, we did not observe any cell removed by the flow indicating the affinity for the extracellular matrix. We analyzed the influence of hemodynamic flow on the expression of 7 genes involved in EC biology: PECAM, eNOS, ET-B1, PAI-1, tPA, VECAD and vWF. We did not observe any significant differences induced by the flow in the expression levels of these genes. The FTM model has an undeniable potential for EC studies under a physiological hemodynamic environment and several fields involving EC could benefit from it.

Les cellules et la matrice extracellulaire composant les tissus humains ont une architecture tridimensionnelle organisée leur conférant des propriétés propres à leur physiologie. La plupart des substituts créés par génie tissulaire ne possèdent pas cette organisation architecturale leur permettant d'être physiologiquement comparable aux tissus à remplacer. Cela s'avère particulièrement crucial lors de la conception de substituts vasculaires où les propriétés mécaniques ont une importance primordiale afin de résister à la pression artérielle, mais aussi la compliance nécessaire pour ne pas induire une athérosclérose postimplantation due à une trop grande rigidité. De plus, les présents modèles vasculaires conçus par génie tissulaire n'intègrent pas la microcirculation dans les parois vasculaires. Les vasa vasorum, capillaires de l'adventice, servent à nourrir et oxygéner les parois des vaisseaux sanguins et ont probablement un rôle clé dans l'intégration dans les tissus avoisinants des substituts vasculaires. À ces fins, nous avons conçu un biomatériau pouvant être microstructuré afin de reproduire une topographie similaire à celle composant le micro environnement des tissus. Les polymères thermoplastiques permettent la production à grande échelle de substrats avec une nanotopographie de surface permettant l'alignement des cellules et de la matrice extracellulaire. Nous avons fait la démonstration que ces substrats permettent l'auto-assemblage tridimensionnel des cellules et de la matrice extracellulaire suivant un angle précis, lequel correspond à la même organisation physiologique intrinsèque du tissu et varie en fonction du type cellulaire en culture. Pour les cellules musculaires lisses vasculaires composant la média, nous avons montré que cette organisation se traduit par une augmentation de plus de 100% en résistance mécanique. D'autre part, une nouvelle technique de culture cellulaire pour les adventices vasculaires a permis de créer un réseau de capillaires in vitro s'apparentant au vasa vasorum. Ces substituts vasculaires ont été implantés en sous-cutané dans un modèle animal permettant de démontrer la rapidité d'intégration des tissus pré-vascularisés (48h) en comparaison avec des tissus non-vascularisés (141). Ces améliorations aux substituts vasculaires leurs confèrent une importante ressemblance anatomique et physiologique avec les vaisseaux utilisés notamment pour les pontages des artères soit coronaires ou périphériques, les rapprochant ainsi d'une utilisation en clinique.

Des millions de chirurgies de reconstruction sont réalisées chaque année pour remplacer les tissus endommagés. Grâce au génie tissulaire, il est possible de reconstruire du tissu conjonctif humain par la méthode d'auto-assemblage à partir des fibroblastes dermiques (FD) ou des cellules stromales/souches isolées du tissu adipeux (CSTA), sans biomatériau exogène. Dans le but d'optimiser la production des tissus, nous avons évalué l'impact d'une culture dynamique (milieu en mouvement constant) en utilisant une plate-forme agitatrice. Cette approche s'est traduite par la reconstruction de tissus conjonctifs humains 1,8 fois plus épais à partir des CSTA. De plus, cette approche a permis de réduire les délais de reconstruction tissulaire de 2 semaines, ainsi que la production d'équivalents tissulaires plus épais. Bref, la production de tissus conjonctifs humains est donc améliorée par la culture dynamique.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.