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

L'objectif de notre projet de recherche est l'exploration de la faisabilité de l'allogreffe des tissus composites (ATC) chez les nouveau-nés ayant des anomalies congénitales sévères de la main ou du visage. Dans la partie bibliographique, nous avons étudié les mécanismes de tolérance néonatale chez la souris, ainsi que la transplantation in utero des cellules souches hématopoïétiques avec des modèles animaux et humains. Ensuite, les propriétés du système immunitaire du nouveau-né humain ont été décrites avec étude des différents protocoles de conditionnement non-myéloablatifs utilisés pour induire une tolérance aux greffes d'organes solides, afin de trouver le type de conditionnement utilisable chez les nouveaux nés pour l'induction de tolérance. La greffe du thymus et de la moelle osseuse vascularisée avec l'ATC ont été également étudiés. Enfin, une revue exhaustive des différentes études d'ATC concernant l'induction de tolérance chez les humains et les larges animaux a été faite. Un premier modèle préclinique expérimental d'ATC a été élaboré chez le porcelet nouveau-né. Des études ultérieures ont par suite étudié les agents immunosuppresseurs ainsi que le régime de conditionnement avec l'administration de cyclosporine A., des thymo-globulines de lapin anti-porc et du mycophénolate mofétil. Un protocole d'induction de tolérance pour l'ATC chez les porcelets nouveau-nés a été rédigé et l'expérimentation sera réalisée courant 2014-2015. Si la tolérance d'ATC spécifique du donneur pourra être induite avec notre protocole, nous allons par la suite élaborer un protocole d'induction de tolérance et un programme d'allogreffe de main applicable chez les nouveau-nés humains / This present research is devoted to the exploration of performing vascularized composite allografts as a treatment for severe congenital hand or face anomalies in neonates or very young infants. The bibliographic studies at first revised the discovery and mechanisms of neonatal tolerance in mice, as well as in utero hematopoietic stem cells transplantation in large-animal models and human fetuses. Then the properties of human neonatal immune system were described; and the non-myeloablative or non-toxic conditioning regimens for solid organ transplant tolerance induction were also studied, in order to give the clue to a applicable conditioning regimen for tolerance induction in neonates. The potent thymus and vascularized bone marrow transplantation in neonatal VCA were considered as advantages. Finally, the researches concerning tolerance induction for VCA in large animal models and in human patients were reviewed. ln experimental studies, the preclinical VCA was firstly established in neonatal swines. Subsequent experiments thus studied the immunosuppressive agents, as well as conditioning regimen, including the administration of cyclosporine A, rabbit anti-pig thymocyte globulin and mycophenolate mofetil for VCA in pig neonates. The findings in these experiments were then concluded. Based on these finding, a general tolerance induction protocol for VCA in neonatal swines was designed and experiment will be performed in year 2014-2015. lf donor-specific tolerance for VCA could be induced with present protocol, we will subsequently elaborate an applicable tolerance induction protocol and hand allotransplantation program in human newborn infants