Le cartilage a une capacité de régénération très limitée car il n'est pas vascularisé. Laréparation de ce tissu est un défi et les techniques chirurgicales actuelles sont insatisfaisantes à longterme. Le cartilage est donc un bon candidat pour l'ingénierie tissulaire. La transplantation dechondrocytes autologues (TCA) a été la première thérapie cellulaire développée en rhumatologie maiscette procédure implique une amplification des cellules qui aboutit à une perte du phénotypechondrocytaire (perte de l'expression du collagène de type II, protéine majoritaire du cartilage), auprofit d'un phénotype fibroblastique (caractérisé par l'expression du collagène de type I, retrouvé dansles tissus fibreux). La TCA conduit donc à une greffe de chondrocytes dédifférenciés produisant unfibrocartilage, dont les propriétés mécaniques sont inférieures à celles du cartilage articulaire.Aujourd'hui, les agences de santé au niveau international s'accordent pour dire que cette procédurenécessite d'être améliorée, par un meilleur contrôle du phénotype cellulaire et l'utilisation debiomatériaux pour mieux combler les lésions articulaires. Il s'agit donc de passer de la thérapiecellulaire à l'ingénierie tissulaire du cartilage.L'objectif de nos travaux a été d'évaluer la capacité d'un gel innovant de peptides autoassemblants,l'hydrogel IEIK13, à jouer le rôle de support pour des chondrocytes humains afin qu'ilsproduisent une matrice cartilage sous l'action de facteurs chondrogéniques. L'objectif visé a été lacréation d'un gel cartilage implantable par arthroscopie. Le défi a été de surmonter la dédifférenciationdes chondrocytes inhérente à leur amplification et incontournable pour augmenter le réservoircellulaire. L'amplification de chondrocytes humains a été réalisée en présence de FGF-2 et d'insuline(cocktail FI) puis leur redifférenciation a été induite en gel IEIK13 sous l'action de BMP-2, d'insuline etd'hormone T3 (cocktail BIT). C'est la combinaison sélective des deux cocktails qui permet la séquencedédifférenciation-redifférenciation. Le phénotype des chondrocytes et la nature de la matriceextracellulaire synthétisée en gel ont été évalués dans un premier temps in vitro, par des analyses dePCR en temps réel, Western-blots et d'immunohistochimie. Dans un second temps, nous avonstransplanté le gel cartilage dans des lésions articulaires de genou d'un modèle original de primate nonhumain(singe cynomolgus), un type de gros animal dont la posture et le fonctionnement desarticulations s'apparentent à l'homme. Nos études d'imagerie non invasive (telle qu'elle est pratiquéechez l'homme) et immunohistochimiques trois mois après implantation montrent une réparationsatisfaisante des lésions, en comparaison avec les lésions laissées non comblées. L'ensemble de nosrésultats montre pour la première fois que l'hydrogel IEIK13 est un biomatériau favorable pourreconstruire le cartilage et que le primate non-humain est un modèle préclinique unique pour évaluerl'efficacité de l'ingénierie tissulaire du cartilage / Cartilage is not vascularized and presents poor capacity of self-regeneration. Repairing thistissue is a challenge and current surgical techniques are not satisfactory in the long term. Cartilage isthus a good candidate for tissue engineering. Autologous chondrocyte transplantation (ACT) was thefirst cell therapy developed for cartilage repair. This procedure implies amplification of cells whichresults in chondrocyte dedifferentiation (loss of expression of type II collagen, the major protein ofcartilage and acquisition of expression of type I collagen, the major protein found in fibrous tissues).Thus, ACT results in implantation of fibroblastic cells producing fibrocartilage with biomechanicalproperties inferior to native articular cartilage. The international health agencies agree that ACT needsto be improved with better control of the chondrocyte phenotype and use of biomaterials. Therefore,cell therapy of cartilage needs to move towards tissue engineering of cartilage.The objective of our study was to evaluate the capacity of an innovative self-assemblingpeptide (IEIK13) to support cartilage matrix production by human chondrocytes. Our goal was to createa cartilage gel that can be implanted by arthroscopy. A main challenge was to meet the problem ofchondrocyte dedifferentiation induced by cell amplification necessary to increase the cellularreservoir. Amplification of human chondrocytes was performed in the presence of FGF-2 and insulin(cocktail FI), and redifferentiation was subsequently induced in IEIK13 gel with BMP-2, insulin, andtriiodothyronine T3 (cocktail BIT). The specific combination of these two cocktails alloweddedifferentiation-redifferentiation of chondrocytes. The status of the chondrocyte phenotype and thenature of the extracellular matrix secreted in gel were first assessed in vitro by real-time PCR, Westernblottingand immunhostochemistry analyses. With a view of clinical application, we then transplantedIEIK13-engineered cartilages into defects created in knees of an original model of non-human primate(cynomolgus monkey), a type of large animal whose anatomy and biomechanics mimic human. Ournon-invasive imaging analyses and our inmmunohistochemical studies performed three months afterimplantation show correct reparation of the lesions, in comparison with the defects left untreated.Altogether, our results demonstrate for the first time that IEIK13 is a suitable biomaterial for cartilagerepair and that cynomolgus monkey represents a unique preclinical model to evaluate efficiency ofcartilage tissue engineering.

Les cellules stromales/souches mésenchymateuses de la gelée de Wharton humaines (CSM-WJ) représentent une source abondante et intéressante de cellules souches pour des applications en ingénierie cellulaire et tissulaire. Leur origine fœtale leur confère des caractéristiques spécifiques par rapport aux cellules stromales/souches mésenchymateuses isolées à partir de moelle osseuse humaine (CSM-MO). Tout d'abord, le but de ce travail est d'optimiser les conditions de culture des CSM-GW pour leur utilisation clinique ultérieure. Nous nous concentrons sur l'influence de la concentration en oxygène lors de l'expansion en monocouche de P1 à P7 sur plusieurs paramètres permettant de caractériser les CSM. Les résultats obtenus sont comparés à ceux obtenus avec les CSM-MO. Notre travail a montré des différences entre les deux sources cellulaires en termes de prolifération et de différenciation adipocytaire. D’après nos résultats, l'hypoxie, au cours de l'expansion, est un paramètre important à prendre en compte en ce qui concerne la prolifération et le potentiel de différenciation chondrocytaire. L'influence des facteurs obstétricaux sur les caractéristiques des CSM-GW est également explorée. Cette étude se situant également dans le cadre de l’ingénierie tissulaire du cartilage, la seconde phase du projet consiste à induire la différenciation des cellules en chondrocytes en ensemençant ces dernières dans un biomatériau à base d’alginate et d’acide hyaluronique, et sur une cinétique de 28 jours. Les résultats obtenus sont comparés à ceux obtenus avec les CSM-MO. Après 4 semaines de culture, les CSM-GW sont capables de s'adapter à leur environnement et d’exprimer des gènes et des protéines matriciels spécifiques du cartilage tels que le collagène de type 2, qui se trouve plus exprimé après différenciation à partir des CSM-GW qu’à partir de CSM-MO / Mesenchymal Stromal/Stem Cells from human Wharton’s jelly (WJ-MSC) are an abundant and interesting source of stem cells for applications in cell and tissue engineering. Their fetal origin confers specific characteristics compared to Mesenchymal Stromal/Stem Cells isolated from human bone marrow (BM-MSC). First, the aim of this work is to optimize WJ-MSC culture conditions for their subsequent clinical use. We focus on the influence of oxygen concentration during monolayer expansion on several parameters to characterize MSC. The results are compared to those obtained with BM-MSC. Our work distinguishes WJ-MSC from BM-MSC in terms of proliferation and adipogenic differentiation. Considering our results, hypoxia during cell expansion is an important parameter to take into account regarding proliferation potential but also chondrogenic differentiation potential. The influence of obstetric factors on WJ-MSC characteristics is also explored. In cartilage tissue engineering context, the second phase of the project is to induce cell differentiation into chondrocytes by seeding them in Alginate/Hyaluronic Acid hydrogel scaffold, and during 28 days. The results obtained are compared to those obtained with BM-MSC. After 4 weeks of culture, WJ-MSC are able to adapt to their environment and express specific cartilage-Related genes and matrix proteins such as type 2 collagen, which is found more expressed after differentiation fromWJ-MSC, than from BM-MSC

Dans le domaine de l'ingénierie du cartilage, les hydrogels à base d'alginate (Alg) et de cellules souches mésenchymateuses (CSM) sont utilisés comme biomatériaux pouvant être utilisés pour combler des lésions cartilagineuses plus ou moins profondes. Cependant, pour reproduire l’organisation zonale du cartilage, des biomatériaux multiphasiques sont nécessaires. Afin de guider la différenciation des CSM dans les différentes strates du biomatériau, sans apports de facteurs de croissance, des composants naturels du cartilage (acide hyaluronique, HA) ou de la matrice osseuse (hydroxyapatite, Hap) peuvent être ajoutés à l’alginate. L’objectif de ce travail de thèse consiste à analyser l’impact de la composition de biomatériaux à base d’alginate enrichi soit en HA soit en Hap sur le comportement des CSM. La première partie de notre travail à consister à évaluer le comportement des CSM issues de la gelée de Wharton dans ces hydrogels. Nos résultats mettent en évidence que les hydrogels d’Alg/Hap possèdent non seulement de meilleures propriétés mécaniques que les hydrogels Alg/HA et favorisent la viabilité des CSM ainsi que leur différenciation par rapport aux CSM ensemencées dans un hydrogel d’Alg/HA. La méthode de stérilisation du biomatériau représente une étape incontournable, dont on doit impérativement évaluer les multiples effets, en particulier pour ce qui touche au comportement des cellules, mais aussi au maintien de l’intégrité des propriétés physicochimiques de l'hydrogel. Ainsi, dans une seconde partie du travail, nous avons montré que le traitement de stérilisation par autoclave induisait un effet négatif sur les caractéristiques initiales de l'hydrogel à base d'alginate. Il ressort également de cette investigation sur les modes de stérilisation, que la stérilisation des hydrogels avec des UV est plus efficace et permet de préserver au mieux les propriétés spécifiques de l'hydrogel, notamment de l’Alg/HA. Enfin, dans une troisième partie de notre travail, nous avons évalué l’évolution des propriétés mécaniques au cours de la différenciation et l’impact de celles-ci sur la différenciation des CSM ainsi que sur leurs propriétés immunomodulatrices. À partir de ces résultats, nous avons montré que les caractéristiques physico-chimiques des hydrogels d’Alg/ha et Alg/hap influençaient non seulement le potentiel de différenciation des CSM-GW mais également la sécrétion des facteurs solubles impliqués dans l’immunomodulation. Ces propriétés physico-chimiques étant influencées dès le procédé de stérilisation, il est alors conseillé de les prendre en compte dans toutes les étapes de l’ingénierie tissulaire / In the field of cartilage engineering, alginate (Alg)-based hydrogels and mesenchymal stem cells (MSC) are widely used as raw biomaterials and stem cells which can be used to fill cartilage lesions of varying depth. However, to reproduce the zonal organization of articular cartilage, a graft multilayer is necessary. In order to guide the differentiation of MSCs in different strata of the biomaterials, without input of growth factors, natural cartilage components (hyaluronic acid, HA) or bone matrix (hydroxyapatite, Hap) can be added into the alginate. The aim of this work is to analyze the impact of the composition of alginate enriched either in HA or in Hap on the behavior of MSCs. The first part of our work is to evaluate the behavior of WJ-MSCs into these hydrogels. Our results have shown that Alg/ Hap hydrogels not only possess better mechanical properties than Alg/HA hydrogels, but also promote the viability of MSCs and their differentiation from MSC seeded into the Alg/HA hydrogel. The sterilization method of biomaterial is an essential step, the multiple effects of which must be evaluated, in particular as regards the behavior of the cells, but also to maintain the integrity of the physicochemical properties of hydrogel. Thus, in a second part of this work, we showed that the autoclave sterilization treatment induced a negative effect on the initial characteristics of alginate hydrogel. It is also apparent from this investigation of the sterilization modes that the sterilization of hydrogels with UV is more efficient and makes it possible to preserve the specific properties of the hydrogel as best as possible, in particular Alg/HA. Finally, in a third part of our work, we also evaluated the evolution of the mechanical properties during the differentiation and the impact of these on the differentiation of MSCs and their immunomodulatory properties. From these results, we have shown that the physico-chemical characteristics of Alg / ha and Alg/hap hydrogels influence not only the differentiation potential of WJ-MSC but also the secretion of soluble factors involved in immunomodulation. Since these physicochemical properties are influenced by the sterilization process, it is advisable to take them into account in all stages of tissue engineering

Les affections articulaires touchant le cartilage, telles que les lésions focales et l’arthrose, correspondent aux principales causes de baisse de performance et d’arrêt prématuré de la carrière sportive du cheval. Ainsi, le traitement des affections du cartilage représente un enjeu vétérinaire majeur dans le monde équin, du fait des importantes pertes financières qu’elles occasionnent à la filière. Les faibles capacités de réparation intrinsèque du cartilage, ainsi que l’absence de thérapie à long terme des dommages cartilagineux, nécessitent le recours à des thérapies de nouvelles générations telle que l’ingénierie tissulaire du cartilage. Dans ce cadre, notre étude s’est attachée à comparer différents types cellulaires pour la génération de cartilage in vitro, afin d’envisager une implantation pour traiter les atteintes cartilagineuses chez le cheval. Une technique initialement développée chez l’Homme, la transplantation de chondrocytes autologues, représente toujours un « gold standard » en ingénierie tissulaire du cartilage. Dans ce travail de thèse, après avoir développé une nouvelle génération de substitut cartilagineux de haute qualité biologique, à partir de chondrocytes articulaires équins, des limites techniques et biologiques inhérentes au type cellulaire persistent. Ainsi, nos travaux se sont tournés vers la recherche de types cellulaires alternatifs. Les cellules souches/stromales mésenchymateuses (CSM) néonatales issues de cordon ombilical telles que les CSM de sang placentaire (CSM-SPL) et les CSM de gelée de Wharton (CSM-GW) pourraient représenter un avantage thérapeutique du fait de leur isolement non-invasif, de leur forte prolifération cellulaire et de leur capacité de différenciation en chondrocyte. Il est néanmoins indispensable de définir le meilleur candidat thérapeutique, parmi ces deux sources cellulaires, pour l’obtention d’un substitut cartilagineux de qualité biologique optimale. Ces résultats de thèse ont montré d’importantes différences dans le processus de chondrogenèse de ces deux sources de CSM néonatales et plaident en faveur de l’utilisation des CSM-SPL dans le cadre d’une stratégie thérapeutique d’ingénierie tissulaire du cartilage équin. Ces travaux ont permis une meilleure compréhension de la biologie du chondrocyte et des CSM. De surcroît, ces travaux permettent d’envisager de futurs essais cliniques chez le cheval, afin de traiter les affections articulaires de ce modèle gros animal. / Articular cartilage disorders, such as focal defects and osteoarthritis, are the main causes of decreased performance or early retirement of sport- and racehorses. Thus, cartilage disorders represent a major veterinary issue in the equine industry, due to significant financial losses. Poor intrinsic cartilage repair properties and the absence of long- term therapy for cartilage defects lead to the development and use of new generation therapies such as autologous chondrocytes implantation. In this context, our study aimed to compare different cell types for the in vitro cartilage generation, in order to implant the biological substitute to treat cartilage defects in the horse. A therapeutic strategy initially developed in human medicine, the autologous chondrocytes transplantation, always represents a "gold standard" in cartilage tissue engineering. In the present study, after developing a new generation of cartilaginous substitute of high biological quality, composed of equine articular chondrocytes, technical and biological limits inherent to the cell type persist. Thus, we have used alternative cell types such as neonatal mesenchymal stem/stromal cells (MSCs) from umbilical cord, such as umbilical cord blood MSC (UCB-MSCs) and umbilical cord matrix or Wharton jelly MSCs (UCM- MSCs). These MSCs sources could represent a therapeutic advantage due to their non-invasive isolation, their high cell proliferation and their ability to differentiate into chondrocytes. Nevertheless, it is essential to define the best therapeutic candidate between these two MSCs sources, to obtain an optimal quality for the neocartilaginous substitute. Our data highlighted important differences in the chondrogenesis process of these two neonatal MSCs sources, allowing us to consider UCB-MSCs as the best therapeutic candidate for equine cartilage tissue engineering. This work allows a better understanding of the chondrocyte and MSCs biology. Moreover, this work leads the way to setting-up future clinical trials in the horse, in order to treat articular defects of this large animal model.

La technologie des cellules souches et les sciences de biomatériaux ont obtenu des grands progrès au cours des dernières décennies et sont devenues plus populaires dans le monde. Les chercheurs cherchent à étudier et à évaluer les différentes sources de cellules et de biomatériaux qui, en combinaison, peuvent fournir une plateforme d’ingénierie tissulaire produite à grande échelle et à bas prix, pour être utilisée aux tests de médicaments, aux thérapies cellulaires et transplantations, dans le but de fournir un soutien thérapeutique aux blessures et à la régénération des tissus endommagés. En général, les trois constituants les plus importants de l’ingénierie tissulaire sont : le choix du type cellulaire, la source du biomatérial (charpente), la création et le maintien d’un lieu favorable à la formation des tissus. Lorsque ces trois constituants sont gérés avec succès, le microenvironnement cellulaire in vitro est plus similaire à ce que la cellule est exposée in vivo, en permettant que la croissance et la différenciation cellulaire survient de façon plus fiable et efficace. Le placenta bovin décellularisé a démontré avoir une riche matrice extracellulaire, des vaisseaux bien développés, étant un biomatérial à haute disponibilité et à bas prix. Mais, on ne sait pas si les charpentes placentaires ont le potentiel d’être repeuplés avec des cellules souches mésenchymateuses (MSC) dérivées du tissu adipeux, et ce processus s’appelle recelularisation. Encore, on ne sait pas si les charpentes placentaires ont la capacité d’offrir, après recelularisation, un ambient approprié pour différencier ces cellules en différentes lignées. Ainsi, afin de fournir des informations sur la capacité du complexe MSC – charpente placentaire à être utilisé avec succès dans l’ingénierie tissulaire, les objectifs de cette thèse ont été : étudier le potentiel des charpentes placentaires bovins en offrir un soutien à la recelularisation par des cellules dérivées du tissu adipeux bovin, et aussi bien qu’évaluer la capacité de différenciation cellulaire en lignées ostéogéniques et chondrogéniques. Le premier article de cette thèse c’est une revue de la littérature qui aborde la nature des cellules souches mésenchymateuses, leurs applications en médicine régénérative, l’importance de la technologie des cellules souches dans l’industrie de l’élevage et l’utilisation de l’espèce bovine en médicine translationnelle. Le deuxième article aborde l’évaluation de la recelularisation et la différenciation cellulaire. Les placentas bovins ont été décellularisés par perfusion de SDS du vaisseau ombilical et les lignées cellulaires établies après la digestion enzymatique du tissu adipeux de six vaches et la sélection par adhésion rapide à la plaque de culture. Ensuite, les cellules ont été cultivées avec les charpentes dans un système d’agitation 2D pendant 21 jours en milieu de différenciation ou de maintenance. Lorsqu’elles sont cultivées sur la plaque de culture, les cellules isolées ont présenté morphologie similaire au fibroblaste, l’expression de CD90, CD73 et CD105, tandis qu’elles n’ont pas exprimé les marqueurs CD34 et CD45. Par ailleurs, les cellules ont été capables de se différencier en lignées chondrogéniques et ostéogeniques, en fournant des preuves de leur nature mésenchymateuse. Ensuite, quand elles ont été cultivées avec les charpentes, les cellules y ont adhéré par des projections cellulaires, établies une communication cellule-charpente et se sont proliférées, fait mis en évidence par l’analyse histologique et microscopie électronique à balayage (MEB). Après, le potentiel des cellules à se différencier en lignées ostéogéniques a été exploré, lorsqu’elles ont été cultivées avec charpente. Au cours d’une période de culture de 21 jours en milieu ostéogénique, les cellules ont proliféré et se sont différenciées de façon dépendante du temps, c’est-à-dire, à chaque semaine, la plus grande abudance de cellules a été observée, fait en évidence par la coloration des noyaux cellulaires et l’augmentation de l’intensité de la coloration pour COLLAGEN 1 (COL1), qui a aussi été exprimée par réaction quantitative en chaîne de la polymérase en temps réel (qRT-PCR). Le standard a été observé par l’analyse histologique, les accumulations généralisées de calcium a aussi été plus abondantes dans les charpentes au cours de la troisième semaine de culture, demontré par la coloration de Von Kossa. L’analyse MEB a montré que les cellules ont sécrété des structures globulaires lorsqu’elles ont été cultivées sur conditions d’induction ostéogénique, cohérentes avec la sécrétion observée par l’analyse histologique. Sur la différenciation chondrogénique, les colorants Safranine et Vert Solide ont démontré succès à la différenciation, grâce à la coloration des protéoglycanes, des cellules similaires aux chondrocytes et aux collagène type II. L’analyse MEB a montré que les cellules ont changé leur morphologie de fibroblastes en globulaires quand elles ont été cultivées avec milieu d’induction chondrogène pendant 21 jours. De plus, les complexes de cellules-charpentes ont exprimé un marqueur de la lignée cartilagineuse, COLLAGEN 2 (COL2), qui est cohérent avec les observations histologiques et MEB. Face aux résultats obtenus, cette étude a démontré que les charpentes placentaires cultivés avec des cellules dérivées du tissu adipeux ont le potentiel d’être utilisés dans l’ingénierie de tissus osseux et cartilagineux. / A tecnologia de células-tronco e as ciências de biomateriais obtiveram um grande avanço nas últimas décadas e se tornaram mais populares em todo o mundo. Pesquisadores buscam investigar e avaliar diferentes fontes de células e de biomateriais que, em combinação, possam fornecer uma plataforma de engenharia tecidual de baixo custo e produzida em larga escala, para serem utilizadas em testes de drogas, terapias celulares e transplantes, com objetivo de fornecer suporte terapêutico à lesões e regeneração de tecidos danificados. Em geral, os três componentes mais importantes da engenharia de tecidos são: a escolha do tipo de célula, a fonte do biomaterial (scaffold), criação e manutenção de um ambiente propício à formação tecidual. Quando esses três componentes são gerenciados com sucesso, o microambiente celular in vitro é mais semelhante ao que a célula está exposta in vivo, permitindo que o crescimento e diferenciação celular ocorra de maneira mais fidedigna e eficiente. A placenta bovina descelularizada demonstrou ter uma rica matriz extracelular, vasos bem desenvolvidos, sendo um biomaterial com alta disponibilidade e baixo custo. No entanto, não há informação sobre o potencial dos scaffolds placentários em serem repovoados com células-tronco mesenquimais (MSC) derivadas do tecido adiposo, processo chamado recelularização. Ainda, também não há informação sobre a capacidade dos scaffolds placentários, de após recelularização, oferecer um ambiente adequado para diferenciação dessas células em diferentes linhagens. Assim, a fim de fornecer informações sobre a capacidade do complexo MSC - scaffold placentário em ser usado com sucesso na engenharia tecidual, os objetivos desta tese foram: estudar o potencial dos scaffolds placentários bovinos em oferecer suporte para recelularização por células-tronco derivadas do tecido adiposo bovino, bem como avaliar a capacidade de diferenciação celular em linhagens osteogênica e condrogênica. O primeiro artigo desta tese trata-se de uma revisão de literatura, que discute a natureza das células-tronco mesenquimais, suas aplicações na medicina regenerativa, a importância da tecnologia com células- tronco na indústria pecuária e o uso da espécie bovina na medicina translacional. O segundo artigo consiste na avaliação da recelularização e da diferenciação celular. As placentas bovinas foram decelularizadas por perfusão de SDS do vaso umbilical e as linhas celulares estabelecidas após digestão enzimática do tecido adiposo de seis vacas e seleção por adesão rápida à placa de cultivo. Em seguida, as células foram cultivadas com os scaffolds em um sistema de agitação 2D por 21 dias em meio de diferenciação ou manutenção. Quando cultivadas na placa de cultivo, as células isoladas exibiram morfologia semelhante ao fibroblasto, expressão de CD90, CD73 e CD105, enquanto não expressaram os marcadores CD34 e CD45. Além disso, as células foram capazes de se diferenciar em linhagens condrogênicas e osteogênicas, fornecendo evidências de sua natureza mesenquimal. Posteriormente, quando cultivadas com os scaffolds, as células aderiram-se aos mesmos por projeções celulares, estabeleceram comunicação célula-scaffold e se proliferaram, fato evidenciado por análise histológica e microscopia eletrônica de varredura (SEM). Em seguida, o potencial das células em se diferenciarem em linhagem osteogênica quando cultivadas com scaffold foi avaliado. Durante um período de cultivo de 21 dias no meio osteogênico, as células se proliferaram e diferenciaram de maneira dependente do tempo, ou seja, a cada semana pode ser observado maior abundância de células, evidenciada pela coloração dos núcleos celulares e aumento da intensidade da coloração para COLAGENO 1 (COL1), que também foi expresso por reação quantitativa em cadeia da polimerase em tempo real (qRT-PCR). O mesmo padrão foi observado pela análise histológica; acúmulos generalizados de cálcio também foram mais abundantes nos scaffolds na terceira semana de cultivo, evidenciado pela coloração de Von Kossa. A análise SEM revelou que as células secretaram estruturas globulares quando cultivadas sob condições de indução osteogênica, condizente com a secreção observada pela análise histológica. Em relação à diferenciação condrogênica, os corantes Safranina e Fast Green revelaram sucesso na diferenciação, através da coloração de proteoglicanos, células semelhantes aos condrócitos e colágeno tipo II. A análise SEM mostrou que as células mudaram sua morfologia de fibroblastos para globulares quando cultivadas com meio de indução condrogênica por 21 dias. Além disso, os complexos células-scaffold expressaram um marcador de linhagem cartilaginosa, COLAGENO 2 (COL2), condizente com as observações histológicas e SEM. Considerando os resultados, este estudo demonstrou que os scaffolds placentários bovinos cultivados com células-tronco derivadas de tecido adiposo bovino possuem potencial para serem utilizados na engenharia de tecidos ósseos e cartilaginosos. / Stem cell technologies and biomaterial sciences have advanced and grown more popular all over the world. The researchers aim to investigate and evaluate different sources of cells and biomaterials that, in combination, could provide a low cost, highly scalable tissue engineering platform that could be used in drug tests, cell therapies and cell transplantation. The three most important components of tissue engineering systems in general are cell source, biomaterial source (scaffolding system), and the creation and maintenance of an environment that is conducive to tissue formation. When these three components are successfully managed, the tissue engineering treatment achieves a faithful imitation of the in vivo environment, allowing for the differentiation of cells into the desirable cell types. Decellularized bovine placenta has been demonstrated to be rich in extracellular matrix (ECM) and to have well-developed vasculature, representing a highly available, low cost, practically scalable biomaterial. However, it is not known if placental scaffolds have the potential to support recellularization with adipose-derived cells and their subsequent differentiation into different lineages. Thus, in order to provide information on the ability of the mesenchymal stem cell (MSC) - placental scaffold complex to be used in tissue engineering approaches, the objectives of this thesis were: to study the potential of bovine placental scaffolds to support adipose-derived cell recellularization and their differentiation into osteogenic and chondrogenic lineages. The first article of this thesis is a literature review that discusses the nature of mesenchymal stem cells, their applications in regenerative medicine, the importance of stem cell technologies to the livestock industry and the use of bovine species for translational medicine. The second article consists of an evaluation of scaffold recellularization and the differentiation of cells on the scaffolds. The bovine placentae were decellularized by umbilical vessel sodium dodecyl sulfate (SDS) perfusion and cell lines were established after the enzymatic digestion of adipose tissue from six cows and cell selection by rapid adherence to the culture plate. Then, cells were seeded onto the scaffolds and cultured in a 2D rocker system for 21 days in either differentiation or maintenance medium. The isolated cells, when cultured in the plastic dish, exhibited fibroblast-like morphology, CD90, CD73 and CD105 expression, and lacked CD34 and CD45 expression. Moreover, the cells were able to undergo differentiation into chondrogenic and osteogenic lineages, providing evidence of their mesenchymal nature. 8 Subsequently, the cells adhered to the scaffolds by cell projections, established cell-scaffold communication, and proliferated while maintaining cell-cell communication, which was evidenced by histological and scanning electron microscopy (SEM) assays. Throughout a 21- day culture period in the osteogenic medium, the cells exhibited proliferation and differentiation in a time-dependent manner, which can be observed by the greater abundance of cells in later periods, evidenced by cell nuclei staining (4′,6-diamidino-2- phenylindole - DAPI) and increased intensity of staining for COLLAGEN 1 (COL1) in the immunohistochemical assay, and by its expression as measured by real time polymerase chain reaction (qRT-PCR). This same pattern was observed by histological analysis. Widespread calcium accumulations were also more abundant on the scaffolds as time progressed, as evidenced by Von Kossa staining. The SEM analysis revealed that cells secreted globular/round structures when seeded under osteogenic induction conditions, in accordance with histological findings. Regarding chondrogenic differentiation, Safranin O and Fast Green staining revealed successful differentiation through staining of proteoglycans, chondrocyte-like cells and type II collagen on the scaffold. The SEM analysis showed that the cells changed morphology from fibroblast-like to globular when cultured with chondrogenic induction medium for 21 days. Additionally, cell-scaffold complexes expressed a cartilage marker, COLLAGEN 2 (COL2), which is conducive to the histological and SEM observations. Considering the results as a whole, this study demonstrated that placental scaffolds seeded with adipose-derived cells have the potential to be used in bone and cartilage tissue- engineering applications