La production de tissus par génie tissulaire est un domaine dont la finalité clinique est en pleine expansion. De nombreux facteurs restent cependant à améliorer afin de permettre leur utilisation extensive. Nos objectifs étaient d’évaluer la capacité d’extraits d’algue et des molécules isolées de sérum à optimiser différentes étapes de la production des tissus par génie tissulaire. Nos hypothèses étaient que l'ajout des extraits d’algue diminue le temps de fabrication des peaux reconstruites en stimulant la production et le dépôt de matrice alors que les protéines isolées du sérum stimulent la production de microparticules (MP) par les cellules du derme, ces MP ayant été démontrées avoir une action sur la croissance des cellules endothéliales et donc sur la vascularisation des greffons. / Skin production by tissue engineering method is a field whose clinical purpose is expanding. However, many factors need to be improved to enable their extensive use. Our objectives were to evaluate the ability of seaweed extracts and serum molecules to optimize different stages of tissue-engineered skin production. Our hypotheses were that adding seaweed extracts reduces the manufacturing time of reconstructed skin by stimulating the production and the deposition of the extracellular matrix while serum- isolated proteins stimulate the production of microparticles (MP) by the dermal cells, the MP stimulating growth of endothelial cells and thus, potentially, vascularization of the grafts.

Suite à une lésion de la peau, des cellules spécialisées nommées myofibroblastes (Wmyo) apparaissent au niveau de la plaie pour participer au processus de cicatrisation. Ces Wmyo produisent des microvésicules (MV) comme signal paracrine. Les MV peuvent transférer des informations biologiques sur de courtes ou longues distances affectant des processus biologiques. Nous avons précédemment démontré que ces MV stimulent in vitro l'angiogenèse et le remodelage tissulaire, deux étapes clés de la cicatrisation. Par contre, les études in vitro ne prennent pas en compte les mécanismes de diffusion des MV dans les tissus solides. La matrice extracellulaire (MEC) et la barrière endothéliale (BE) sont deux obstacles qui peuvent affecter le transport des MV et donc moduler leur action. Nous avons énoncé l'hypothèse que la MEC peut être impliquée dans la diffusion des MV lors de la cicatrisation cutanée et que les MV pourront diffuser à travers la BE favorisant ainsi une signalisation endocrinienne. L'objectif de cette étude est d'explorer les mécanismes de diffusion des MV dans leur environnement cicatriciel, à travers différentes molécules de la MEC et la BE. ® Ici, nous présentons un modèle d'hydrogels et de Transwell pour étudier la diffusion des MV. Le transport des MV ainsi que les mécanismes liés à ce phénomène ont été analysés. Nos résultats montrent que les MV diffusent librement à travers les hydrogels composés de fibrine ou de collagène de type III, deux molécules prédominantes au début de la cicatrisation. Par contre, elles lient le collagène de type I, molécule prédominante en fin de cicatrisation, grâce à l'intégrine α2β1 présente à leur surface. Nos résultats indiquent aussi que les MV peuvent traverser la BE dans des conditions semblables à celles d'une plaie cutanée. Nos résultats suggèrent que la biodisponibilité des MV ainsi que leur action lors de la cicatrisation normale de la peau pourraient être dictées par l'organisation locale de la MEC et l'état de la BE. Cette étude permet une meilleure compréhension du devenir des MV au cours du processus de la cicatrisation et pourrait aider au développement de vésicules modifiées utilisées pour l'administration de médicaments. / Myofibroblasts (Wmyo) are specialized cells that appear in the skin after a lesion to participate in the healing process. Wmyo produce microvesicles (MVs) as a signaling mechanism to transfer biological information and influence biological processes over both short and long distances. Our previous research has shown that these MVs can stimulate angiogenesis and tissue remodeling, which are crucial steps in wound healing. However, in vitro studies do not account for MV diffusion in solid tissues, where the extracellular matrix (ECM) and the endothelial barrier (EB) may impede MV transport and modulate their effects. We hypothesized that the ECM may be involved in MV diffusion during skin healing and that MVs may diffuse through the EB thus promoting endocrine signaling. The purpose of this study is to examine how MVs diffuse within their scar surroundings, through various ECM molecules and the EB. Here, we present a model of hydrogels and transwell to study the diffusion of MVs. The transport of MVs as well as the mechanisms related to this phenomenon have been analyzed. Our results show that MVs diffuse freely through hydrogels composed of fibrin or type III collagen, two predominant molecules during the early stages of healing. In contrast, they bind to type I collagen, the predominant molecule during the final stages of healing, due to the presence of integrin α2β1 on their surface. Additionally, our results suggest that MVs can cross the EB under conditions that resemble those found in skin wounds. Our results suggest that the bioavailability of MVs as well as their action during normal skin healing could be influenced by the local organization of the ECM and the state of the EB. This study allows a better understanding of the behavior of MVs during the healing process and could help the development of modified vesicles used for drug delivery.

Recréer des tissus en laboratoire pour remplacer ou améliorer la fonctionnalité d’un organe défaillant, ou créer un tissu modèle pour tester de nouveaux médicaments comme alternative aux expérimentations animales, n’est plus aujourd’hui du domaine de la science fiction. L’ingénierie tissulaire vasculaire s’appuie sur la capacité des cellules à régénérer un néo-tissu lorsque placées dans des conditions de culture appropriées. Face au manque de vaisseaux sanguins autologues lors de pontages coronariens ou périphériques, elle apporte un nouvel espoir de plus en plus concret quant à la création de substituts en laboratoire pour le remplacement de vaisseaux sanguins de petit diamètre (< 6 mm). L’approche adoptée dans le cadre de cette thèse consiste à utiliser une protéine naturelle, le collagène, comme support de la croissance des cellules vasculaires, acteurs majeurs de la régénération tissulaire. Cependant, en dépit des grandes performances biologiques du collagène (reconstitué en laboratoire), son utilisation est limitée par un manque de propriétés mécaniques. L’objectif de cette thèse est de renforcer les structures de collagène supportant les cellules, afin de pouvoir soumettre ces dernières à des stimulations mécaniques et biochimiques requises pour la maturation du tissu en croissance et appliquées dans un bioréacteur "dynamique". Dans un contexte où aucune norme de caractérisation mécanique des hydrogels n’existe, cette thèse a permis de définir les conditions les plus appropriées pour évaluer les comportement mécanique et viscoélastique des échafaudages de collagène seuls : ils doivent être testés dans un environnement pseudo-physiologique (bain de PBS à 37°C) sans préconditionnement mécanique, et mesurés en relaxation de contrainte, qui permet notamment d’accéder au module élastique, paramètre important lorsqu’un matériau subit des sollicitations mécaniques cycliques. Par la suite, et après avoir montré les effets modérés d’un agent de réticulation physique (exposition aux UVs), le développement d’un bioréacteur dit « statique » a permis de mettre en évidence le fort potentiel des cellules musculaires lisses à renforcer les structures tubulaires de collagène lors d’une période de culture statique. Les résultats des techniques de caractérisation mécanique spécifiquement développées et des techniques d’imagerie microscopique montrent qu’à l’issue de cette culture la réorganisation des cellules ainsi que des fibrilles de collagène s’accompagnent d’un remarquable renforcement mécanique et viscoélastique de la construction artérielle, prête à être placée dans un bioréacteur dynamique. Dans la perspective de la régénération tissulaire, outre l’importance de la relation structure-propriété et des interactions cellulesmatrice extracellulaire, ce projet souligne le rôle primordial de la culture en conditions statiques avant la culture dans un bioréacteur dynamique. / Designing biological tissues in laboratory in order to replace or improve the functionality of a failing organ, or create a tissue which could be a model to test new medicinal formulations as alternative to animal experiments, is no longer a dream and is worth being considered. Tissue engineering is based on the ability of cells to regenerate a neo-tissue when cultured in adequate culture conditions. To address the lack of autologous blood vessels for peripheral or coronary bypass, vascular tissue engineering brings new hopes in creating substitutes in vitro in order to replace small diameter blood vessels (< 6 mm). The scientific approach of this thesis work consists in using a natural protein, collagen, as a scaffold to make the vascular cells proliferate. The main objective of this thesis is to reinforce the collagen structures supporting cells, in order to be able to mechanically and biochemically stimulate them during the maturation of the growing tissue in a "dynamic" bioreactor. It is noteworthy to point out that there is no standard method to mechanically characterize hydrogels. This thesis work managed to define the most adequate conditions to estimate the mechanical and the viscoelastic properties of collagen scaffolds: they must be tested in a pseudo-physiological environment (PBS bath at 37°C) without mechanical preconditioning and measured in stress relaxation, which gives the elastic modulus, an important parameter to consider when a material is subjected to cyclic mechanical stimulation. Then, after having shown relative effects of a physical reticulation agent (UVs exposure), the development of a "static" bioreactor showed the high potential of smooth muscle cells to reinforce the tubular collagen structure during a static culture period. The results of the mechanical characterization techniques specifically developed for this project, and microscopic imaging techniques, show that at the end of this culture period, the reorganization of the cells and of the collagen fibrils leads to a noteworthy mechanical and viscoelastic reinforcement of the vascular construct, mature enough to be put in place in a dynamic bioreactor. In the perspective of tissue regeneration, and considering the importance of the structure-properties relations and cells-extracellular matrix interactions, this thesis project establishes the important role of the static culture period preceding the culture period in the dynamic bioreactor.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

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

Thèse doctorat : Génie Mécanique : Villeurbanne, INSA : 2002. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 298-320.

Thèse de doctorat : Biomécanique : Paris 12 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Pagination : XII-247 p. Bibliogr. : 152 réf.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Innerhalb dieser Arbeit sollte das Osteointegrationsvermögen von vier neuartigen calciumhaltigen Keramikbeschichtungen für knochenersetzende Implantate (FA-CZP, Ca4Ti3O10, GB14, 602020)auf Ti6Al4V Grundkörpern unter besonderer Berücksichtigung ihrer Resorbierbarkeit in vivo untersucht und bewertet werden. Als Vergleich dienten eine herkömmliche Hydroxylapatitbeschichtung und unbeschichtete, aufgeraute Ti6Al4V- Implantate. Die Probekörper wurden in die distale Femurmetaphyse bei Kaninchen implantiert. Nach Versuchszeiten von 2, 4, 6, 12 und 24 Wochen wurden die implantattragenden Knochenproben histologisch- morphologisch und quantitativ histomorphometrisch untersucht. FA-CZP (langzeitstabil) verursachte eine Mineralisierungsstörung im Interface und iste deshalb als Knochersatzmaterial nicht zu empfehlen. Ca4Ti3O10 als langzeitstabile dünne Beschichtung ermöglichte im Vergleich zu unbeschichteten Ti6Al4V- Implantaten initial eine Stimulation der Knochenneubildung und stellt -frühzeitiger als diese- direkten Knochenkontakt her. Die beiden schnell resorbierbaren Keramiken, GB14 und 602020, beweisen, dass mit einer Erhöhung der Löslichkeit eine Steigerung der osteogenen Reaktivität im orthotopen Lager verbunden ist. 602020 war stark abbaubar. Histomorphologisch war das korreliert mit einer vermehrten Osteoblasten- und Osteoidproliferation im Interface, was sekundär zu einer verzögerten Knochenreifung führte. GB14 als moderat resorbierbares Material zeigte insgesamt die besten Resultate. GB14 förderte im Vergleich zu HA die Knochenneubildung und -differenzierung. Resorbierbare Keramiken können als Beschichtungen die knöcherne Integration von Implantaten fördern. Ihre Degradation sollte dabei idealerweise mit der Knochenneubildung synchronisiert sein.

Thema: Anatomische und histologische Untersuchungen an den Hufen von Connemara-Ponys, Irischen Huntern und Englischen Vollblütern aus der Chirurgischen Tierklinik der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig (90 S.; 6 Abb.; 22 Tab.; 322 Lit., 19 S. Anhang) Es wurden Messungen an der Hufkapsel bei Gruppen von Connemara-Ponys, Irischen Huntern und Englischen Vollblütern Messungen durchgeführt mit Hauptaugenmerk auf den Vorderwandwinkel. Histologische Untersuchungen erfolgten am Hufhorn bezüglich der Größe der verschiedenen Hornstrukturen. Alle gewonnenen Ergebnisse sollen auch Vergleichsmaterial für andere Untersucher/andere Pferderassen darstellen. Untersucht wurden adulte, beschlagene, in reiterlicher Nutzung befindlichen Tiere mit klinisch gesunden Hufen. Hufmessungen wurden ebenfalls durchgeführt an einer Gruppe unbeschlagener Zuchtstuten und einer Gruppe unbeschlagener, ca. halbjähriger Fohlen der Rasse Englisches Vollblut. Die Hufzubereitung durch den Hufschmied erfolgte gemäß der Zehenachsentheorie. Die entnommenen Hornproben entsprachen dem Material, welches vom Hufschmied im Zuge der routinemäßigen Hufzubereitung vom dorsalen Tragerand entfernt wurde. Die Hornproben der Rasse Englisches Vollblut stammen vorwiegend von Sektionstieren, darunter auch einige juvenile Tiere (0,5-2 Jahre) Anatomische Untersuchungen, jeweils für Vorder- und Hinterhuf: - Vorderwandwinkel/Vorderwandlänge/Trachtenwandlänge nach Zubereitung - Veränderung der drei genannten Parameter durch die Hufzubereitung (ermittelt aus den Meßwerten vor und nach der Hufzubereitung) Bei den adulten Tieren aller drei untersuchten Rassegruppen weicht der durchschnittliche Vorderwandwinkel des Vorderhufes von den Richtwerten der Standardliteratur nach oben ab, bei den meisten Probanden liegt diese Winkelgröße zwischen 50° und 55° und nicht zwischen 45° und 50°. Der durchschnittliche Vorderwandwinkel des Hinterhufes liegt im Referenzbereich der Standardliteratur, also zwischen 50° und 55°. Die durchschnittliche Differenz zwischen dem Vorderwandwinkel an Vorder-und Hinterhuf stimmt dementsprechend nicht mit der Lehrmeinung (5°) überein, sondern sie ist geringer (1-3°). Bei einem großen Anteil der Probanden ist der Vorderwandwinkel an Vorder- und Hinterhuf identisch, bei einigen Tieren ist der Vorderwandwinkel am Hinterhuf kleiner als am Vorderhuf. In der Gruppe der adulten, unbeschlagenen Vollblüter zeigte sich sogar am Hinterhuf ein um durchschnittlich 1° niedrigerer Vorderwandwinkel als am Vorderhuf. Die Winkelvergrößerung durch die Hufzubereitung bestätigt, die Verringerung des Vorderwandwinkels im Laufe der Beschlagsperiode. Diese Winkelverringerung war in der Gruppe der unbeschlagenen Stuten nur geringgradig ausgeprägt. Histologische Untersuchungen, jeweils für Vorder- und Hinterhuf und für Innen- und Außenzone des Kronhornes: - Anzahl der Hornröhrchen/mm² - Durchmesser der Hornröhrchen - Durchmesser der Markräume - Verhältnis Röhrchendurchmesser zu Durchmesser der Markräume - Anteil von Röhrchenmarkfläche/ Röhrchenrindenfläche/ Zwischenröhrchenhornes am Gesamthorn Zwischen den adulten Tieren der drei untersuchten Rassegruppen gibt bei den genannten Parameter keine oder nur geringfügige Unterschiede. Keine Unterschiede wurden zwischen Vorder- und Hinterhufen festgestellt. Es werden die Ergebnisse anderer Untersuchungen bestätigt, welche aussagen, daß die Anzahl der Hornröhrchen pro Flächeneinheit in der Außenzone des Kronhornes (ca. 15/mm²) ca. doppelt so hoch ist wie in der Innenzone (ca. 8/mm²). Hier ist jedoch der Röhrchendurchmesser wie auch der prozentuale Anteil des Rindenhornes am Gesamthorn signifikant größer als in der Außenzone. Die Markräume der Hornröhrchen unterscheiden sich in ihrem Durchmesser zwischen Innen- und Außenzone nicht signifikant. / An Anatomical and Histological Examination of the Hooves of Three Breeds of Horses: Connemara Ponies, Irish Hunters and English Thoroughbred Horses Large Animal Clinic for Surgery, Faculty of Veterinary Medicine, University of Leipzig (90 pp., 6 fig., 22 tab., 322 ref., 19 pp. appendix) Investigation of hoof shape, especially toe angle of horses belonging to the three breeds Connemara-Pony, Irish Hunter (half-bred) and the English Thoroughbred racehorse. Histological investigations concerned the size of the structures of the hoof horn tissue. The results provide a baseline for comparing different breeds of horses. Hoof measurements and hoof horn samples were obtained from adult, shoed and clinically sound horses with macroscopically normal hooves. Further measurements were conducted on a group of thorouhbred brood mares and a small group of thoroughbred foals, both without shoes. The trimming of the hooves by the farrier was done according to the theory of the hoof axis/foot axis. The hoof horn samples consisted of material removed from the dorsal location of the bearing border in the process of trimming. In addition there were samples from thoroughbred horses after post mortem examination. Those included juvenile animals (0,5-2 years) Anatomical parameters, for both front and hind hooves: -toe angle/ toe length/ heel length after hoof trimming -degree of change of the above-mentioned parameters caused by the trimming (determined from the measurements before and after trimming) Among the adult horses of the three breeds the toe angle of the front hoof is higher than described in existing literature. For most horses this angle varies between 50° and 55° and not between 45° and 50°. The toe angle of the hind hoof ranged beetween 50° and 55°, confirming the statement of standard literature. The average difference between the front and hind toe angle did not correspond to the 5° often described in literature, but was smaller and found within an approximate range from 1° to 3°. Horses with identical toe angle at front and hind hooves were found frequently, some animals had smaller toe angles at the hind than at the front hooves. Surprisingly the group of unshoed mares showed a toe angle of the hind hoof that was in average 1° smaller that the toe angle of the front hoof. Toe angle decreases during the shoeing period . This decrease was observed to a much lesser degree among the unshoed adult horses. Histological parameters for both front and hind hooves and for the inner and outer portion of the stratum medium of the toe: - number of horn tubules/mm² - diameter of the medullary spaces of the horn tubules - ratio of the diameter of the entire horn tubule to the diameter of the medullary space - percentage of the medullary spaces/ the tubular cortex/ intertubular horn of a cross-section perpendicular to the horn tubules No significant differences were found between the three breeds (adult horses) concerning the above-mentioned histological features in size and percental parts in cross-sectional view. No differences were found between front and hind hooves. The findings are similar to those of previous investigations wich found the number of horn tubules per mm² in the outer portion (approx. 15) of the coronary horn to be about twice as high as in the inner portion (approx. 8). In the inner portion of the coronary horn the size of the horn tubules as well as their percentage in cross-section is significantly higher than in the outer portion. There are no significant differences in the diameter of the medullary spaces of the horn tubules in inner and outer portion of the coronary horn.