Un film multicouche de polyélectrolytes (PEM) à base des polyélectrolytes cationiques et anioniques de β-cyclodextrine (βCD) a été déposé sur un substrat de textile PET non-tissé selon la technique Layer-by-Layer (LbL) en vue de futures applications dans la délivrance de médicaments en biomatériaux. Tout d'abord, la préparation et la caractérisation de polymère cationique (polyEPG-CD) par réticulation entre la βCD avec l'épichlorohydrine (EP) en présence du chlorure de glycidyltrimetrylammonium (GTMAC) ont été réalisées afin d'obtenir un polymère compatible à l’utilisation dans les assemblages multicouches. En plus, le polyélectrolyte anionique (polyCTR-CD) est obtenue par réticulation entre βCD avec de l'acide citrique (CTR). Deuxièmement, l'optimisation de la construction des multicouches est majoritairement basée sur (i) la quantité de charge de PET greffé avec polyCTR-CD et (ii) la nature de polyEPG-CD. Différents types de molécules modèles (acide tert-butyl-benzoïque et triclosane) ont été utilisés pour évaluer la capacité d’encapsulation et les propriétés de libération prolongée de ce système de PEM. En parallèle, l'étude de la complexation de molécules modèles avec deux polyélectrolytes de CD a aussi été étudiée par résonance magnétique nucléaire (RMN), titration isotherme calorimétrique (ITC) et la phase solubilité. L'influence de la réticulation thermique des multicouches sur leur stabilité et sur leur cinétique de libération de TBBA dans un tampon phosphate salin (PBS) à 37 °C a été étudiée. Finalement, des tests biologiques et microbiologiques ont été effectués pour prouver la cytocompatibilité et l'activité antibactérienne des assemblages multicouches. / Polyelectrolytes multilayer film (PEM) based on cationic and anionic β-cyclodextrin polyelectrolytes was coated onto a textile substrate according to the Layer-by-Layer (LbL) technique for future drug delivery purposes in biomaterial. Firstly, the preparation and characterization of a novel cationic β-cyclodextrin polymer (polyEPG-CD) by crosslinking β-cyclodextrin (βCD) with epichlorohydrin (EP) in the presence of glycidyltrimetrylammonium chloride (GTMAC) were performed in order to obtain a compatible polymer using in LbL assembly. Besides, the anionic polyelectrolyte (polyCTR-CD) was obtained by crosslinking between βCD with citric acid (CTR). Secondly, the optimization of multilayered construction majorly based on (i) the charge quantity of PET coated with polyCTR-CD and (ii) the nature of polyEPG-CD. Different types of model molecules (tert-butyl benzoic acid and triclosan) were used as drug model to evaluate the loading capacity and sustained release properties of this PEM system. In parallel, the complexation study of model molecules with both CD polyelectrolytes were also investigated by Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Isothermal Titration Calorimetric (ITC) and phase solubility. The influence of thermal crosslinking of the multilayered coating on its stability and on TBBA release kinetics in phosphate buffered saline (PBS) at 37°C was studied. Finally, biological and microbiological tests were performed to investigate the cytocompatibility and the antibacterial activity of multilayer assemblies.

Le titane et ses alliages constituent des biomatériaux de choix pour des applications endovasculaires (stent) et osseuses (implants orthopédiques et dentaires). Afin d'améliorer la biocompatibilité, deux moyens ont été mis en œuvre : une modification chimique surfacique (revêtement) et une structuration surfacique (rugosité). Le revêtement concerne 4 types d'oxyde (Ti02, Nb2O5, SiO2 et TiO2-SiO2) obtenus par la méthode Sol-Gel et déposés par spin-coating sur un substrat en titane. La structuration surfacique concerne l'alliage TiNb10 subissant une attaque acide. Pour un temps d'attaque croissant, la rugosité en découlant, augmente. Les films d'oxyde, présentant une bonne adhérence, ont une épaisseur proche de 100 nm. Ces derniers sont homogènes et purs. Concernant la structure, seul l'oxyde TiO2 est cristallin, tandis que les autres sont amorphes. Les oxydes TiO2 et Nb2O5 sont poreux alors que SiO2 et TiO2-SiO2 présentent une surface plane sans pores ou fissures. Par ailleurs, les films sont résistants à la corrosion. Par la suite, des tests de cytocompatibilité ont été effectués sur les oxydes, tantôt avec des cellules endothéliales, tantôt avec des ostéoblastes. Afin de favoriser l'endothélisation, on retiendra TiO2, Nb2O5 et TiO2-SiO2. L'ostéointégration est facilitée par Nb2O5 et TiO2SiO2. Par ailleurs, les oxydes sont tous hémocompatibles. Dans le cas de l'alliage TiNb10 testé uniquement pour des applications endovasculaires, l'endothélisation est favorisée pour une rugosité décroissante. Des études supplémentaires devront optimiser la rugosité afin de rivaliser avec les 3 oxydes cités ci-dessus. / Titanium and its alloys are the biomaterials of choice for endovascular (stent) and bone (orthopaedic and dental implants) applications. Two ways were studied to improve the biocompatibility: chemical surface modification (coating) and surface structuring (roughness). As to the coatings, four oxides types (TiO2, Nb2O5, SiO2 and TiO2-SiO2) were obtained using the Sol-Gel method and spin-coating on titanium substrates. The surface structuring was achieved for the alloy TiNb10 by acid etching. The roughness rises with increasing etching time. The oxide films with a thickness of about 100 nm are homogeneous and pure, and have a good adhesion. Only the oxide TiO2 is crystalline, the others are amorphous. The TiO2 and Nb2O5 oxides are porous whereas SiO2 and TiO2-SiO2 are smooth without any pores or fissures. Moreover, all the films are corrosion resistant. After that, cytocompatibility tests were done on all oxide surfaces with endothelial cells and osteoblasts with respect to their further application. The results show that the endothelisation is improved by TiO2, Nb2O5 and TiO2-SiO2 whereas the osseointegration is enhanced by Nb2O5 and TiO2-SiO2. ln the case of the alloy TiNb10 that was only studied for endovascular applications, the endothelisation is enhanced by a decreased roughness. Further studies will optimise the roughness in order to compete with the three oxide coatings mentioned above.

Ce projet de thèse concerne les 2 principales complications rencontrées en pratique clinique dans les suites de l’angioplastie-stenting artériel : la resténose et la thrombose aigüe. Pour remédier à ce problème, des stents enrobés d’agents antiprolifératifs sont déjà sur le marché, mais leurs résultats restent décevants en raison de l’augmentation du taux de thrombose tardive intrastent (RR 1,2 vs stent nu) à l’origine d’une surmortalité (RR 1,32 vs stent nu) [Lagerqvist Bo et al., N Eng J Med 2007]. Dans ce travail, nous proposons d’immobiliser sur le stent une ancre spécifique au substrat métallique soit pour immobiliser i) la molécule thérapeutique, soit pour immobiliser ii) une matrice polymère sur laquelle sera adsorbée une molécule thérapeutique dans le cas d’un système à libération prolongée; cette dernière ciblant la resténose et la thrombose. Cette ancre, issue des protéines permettant l’accroche des moules marinières à tout type de substrat [Waite JH et al., Science 1981], est la base commune pour une immobilisation par liaisons covalentes de la molécule thérapeutique ou du système polymère. La première partie du projet concernait la mise au point de l’ancre chimique spécifique dans le cadre d’une immobilisation de surface. Avec cette technique d’immobilisation, l’ancre dopamine inclue un ester activé, permettant de générer un polymère de longueur de chaine contrôlé et capable d’adsorber une quantité contrôlée et définie de molécule thérapeutique [C Zobrist et al., Macromolecules 2011]. Ce polymère de N-(Acryloyloxy)succinimide a pu être caractérisé et couplé à une molécule de glucosamine, protéoglycane aux caractéristiques pertinentes dans la problématique développée. Ce modèle a été validé sur le plan chimique et biologique. Les résultats restaient décevants concernant la prolifération des cellules musculaires lisses qui sont les cellules cibles dans la resténose.L’ancre dopamine a par la suite était modifiée dans le but de permettre le greffage d’autres fonctions chimiques, notamment amines et acides. Elle a finalement été utilisée en conditions basiques (pH 8,5) permettant d’obtenir une polydopamine [Lee et al., Science 2007].Cette polydopamine a permis l’interaction sur notre surface d’un polymère bien connu au sein de notre unité et déjà employé pour la fonctionnalisation des tissus dans le domaine biomédical, le polymère de cyclodextrine (CD) [Martel B et al., European Polymer Journal 1995]. Les CD sont des oligosaccharides cycliques sous forme de cône tronqué possédant une cavité hydrophobe interne et des groupements hydroxyles à l’extérieur engendrant un caractère hydrophile. Cette structure cyclique leur confère la capacité de former des complexes d’inclusion réversibles avec un grand nombre de molécules hydrophobes. Elles peuvent donc stocker une molécule thérapeutique en grande quantité et ont la capacité de la libérer dans le temps.L’ensemble des paramètres du procédé de fonctionnalisation permettant l’adsorption de ces 2 couches successives : polydopamine et polymère de CD a pu être optimisé. La complexation de deux molécules thérapeutiques d’intérêt à notre plateforme fonctionnalisée a pu être réalisée: la simvastatine et le paclitaxel. La simvastatine, de la famille des statines, est une molécule pléïotrope, régulatrice de la dysfonction endothéliale ; elle limite la réaction inflammatoire locale impliquée à la fois dans les phénomènes de resténose et de thrombose [Balk EM et al., Am J Med. 2004]. Le paclitaxel est un agent immunosuppresseur et antiprolifératif limitant la prolifération de la néointima [Creel CJ et al., Circ Res 2000]. Nous avons comparé notre plateforme avec un système actuellement sur le marché, le système PTX « polymer-free » mise au point par Dake et al. [Dake et al., JVIR 2011]. [...] / This work has focused on 2 major issues encountered after angioplasty and stenting of arterial occlusive disease: intra-stent restenosis and thrombosis.To prevent these postoperative complications, drug eluting stents (DES) have been developed and are currently available for clinical use; they elute antiproliferative drugs overtime which limit smooth muscle cells migration and proliferation. Long-term results of DES are jeopardized by a high late in-stent thrombosis rate (RR 1.2 vs bare metal stent) which is correlated to a higher late death rate (RR 1.32 vs bare metal stent) [Lagerqvist Bo et al., N Eng J Med 2007]. We present an original process of immobilization of a specific anchor on a metallic substrate which has the ability to directly immobilize drugs onto the metallic surface. It can also indirectly using specific biocompatible polymers load drugs onto the metallic surface which would be eluted overtime. The target for both systems is the cellular response involved in the restenosis and thrombosis process.This specific anchor, which is dedicated to several substrates, is developed from marine mussels gel [Waite JH et al., Science 1981]. It is currently a common basis for covalent immobilization of drugs and/or polymer systems able to sustain drug release.The first part of the project involved the development of a specific chemical anchor through an immobilization surface strategy. This dopamine anchor includes an activated ester, which is the starting point of the creation of a polymer with defined and controlled chain length. The generated polymer of N-(Acryloyloxy)succinimide has the ability to absorb a controlled and defined amount of drug; it has been linked with glucosamine to illustrate the potential of the system - glucosamine is a proteoglycan from the extracellular matrix of the arterial wall. The system has then been characterized and optimized for every parameters; unfortunately, results were not as good as expected regarding SMC proliferation.The Dopamine anchor has thus been modified to allow interactions with more chemical functions, including amino- and carboxylic functions. Finally, we used it under alkaline conditions (pH=8.5) where dopamine generated a network of polydopamine [Lee et al., Science 2007].Afterwards, we report an original functionalization of metallic surfaces with a hydrophilic, biocompatible and biodegradable cyclodextrin based polymer. This polymer acts as a reservoir for hydrophobic drugs allowing the sustained release of anti-proliferative drugs and promotes natural arterial wall healing. The polymer of CD is well-known in our research department and has already been used as an active coating onto textile for vascular devices [Martel B et al., European Polymer Journal 1995]. In this setting polydopamine was applied as a first coating layer onto the metallic surface in order to promote a strong anchorage of a cyclodextrin based polymer that was “in situ” generated from the native cyclodextrins and citric acid as a crosslinking agent through a polycondensation reaction. After optimization of the grafting process, the ability of this system to act as a drug eluting system was evaluated with paclitaxel (PTX) and simvastatine. PTX is a reference drug for current vascular drug eluting stents [Creel CJ et al., Circ Res 2000]. PTX is currently coated on vascular stents with a “polymer-free” method [Dake et al., JVIR 2011]. It is a highly lipophilic antiproliferative drug, and that “polymer free” system was compared as a positive control to our functionalized scaffold. We compared the results of our functionalized surface loaded of PTX and Simvastatin. Simvastatin is a pleiotropic molecule with targeted actions on arterial disease, inflammatory process and dyslipidemia [Balk EM et al., Am J Med. 2004]. [...]

Le taux d’infection postopératoires des prothèses orthopédiques peut atteindre jusqu’au 2% des patients ce qui peut provoquer des douleurs persistant ou augmentant après l'intervention, un décèlement précoce et la présence d'un gros hématome. Le développement des prothèses de hanche à libération prolongée locale de médicaments peut prévenir ces complications. Le but est d’optimiser la fonctionnalisation des implants en titane (TiAl6V4) revêtus d’une couche de titane microporeux et d’une couche d’hydroxyapatite de 80 µm (HA) par des cyclodextrines (CDs) afin d’obtenir des propriétés anti-infectieuses améliorées. Le revêtement est également stérilisable et biorésorbable en quelques mois. Ce système permet d’avoir une activité thérapeutique locale, modulable (choix de la molécule bio-active jugé le plus opportun par le chirurgien) et prolongée, ce qui conduira à un dispositif polyvalent d’une nouvelle génération, capable de réduire les infections post opératoires et de favoriser l’intégration de l’implant. / Bacterial infections still presents as a common complication in orthopaedic surgery, the overall infection rate after total hip replacement is 0.5% to 2 %,which may cause many serious problems e.g. morbidity, poor functional outcomes. and become the major barrier for extended use. For preventing such risks, combining antibiotics with implants for increasing local drug concentration at targeted sites could be a solution. This study aims at modifying the HA coated titanium material (Ti-HA) surface with cyclodextrins (CDs) for loading the therapeutic molecules (biodegradable antibiotic carrier system), to achieve a sustained local drug delivery for implant materials. The prolonged antibacterial activity of antibiotic loaded Ti-HA-MeβCD samples confirmed that it could be a promising drug-delivery system for sustained antibiotics release to prevent post-operatory infection or other potential applications e.g. antimitotic agent release.

Ce projet de thèse concerne les 2 principales complications rencontrées en pratique clinique dans les suites de l'angioplastie-stenting artériel : la resténose et la thrombose aigüe. Pour remédier à ce problème, des stents enrobés d'agents antiprolifératifs sont déjà sur le marché, mais leurs résultats restent décevants en raison de l'augmentation du taux de thrombose tardive intrastent (RR 1,2 vs stent nu) à l'origine d'une surmortalité (RR 1,32 vs stent nu) [Lagerqvist Bo et al., N Eng J Med 2007]. Dans ce travail, nous proposons d'immobiliser sur le stent une ancre spécifique au substrat métallique soit pour immobiliser i) la molécule thérapeutique, soit pour immobiliser ii) une matrice polymère sur laquelle sera adsorbée une molécule thérapeutique dans le cas d'un système à libération prolongée; cette dernière ciblant la resténose et la thrombose. Cette ancre, issue des protéines permettant l'accroche des moules marinières à tout type de substrat [Waite JH et al., Science 1981], est la base commune pour une immobilisation par liaisons covalentes de la molécule thérapeutique ou du système polymère. La première partie du projet concernait la mise au point de l'ancre chimique spécifique dans le cadre d'une immobilisation de surface. Avec cette technique d'immobilisation, l'ancre dopamine inclue un ester activé, permettant de générer un polymère de longueur de chaine contrôlé et capable d'adsorber une quantité contrôlée et définie de molécule thérapeutique [C Zobrist et al., Macromolecules 2011]. Ce polymère de N-(Acryloyloxy)succinimide a pu être caractérisé et couplé à une molécule de glucosamine, protéoglycane aux caractéristiques pertinentes dans la problématique développée. Ce modèle a été validé sur le plan chimique et biologique. Les résultats restaient décevants concernant la prolifération des cellules musculaires lisses qui sont les cellules cibles dans la resténose.L'ancre dopamine a par la suite était modifiée dans le but de permettre le greffage d'autres fonctions chimiques, notamment amines et acides. Elle a finalement été utilisée en conditions basiques (pH 8,5) permettant d'obtenir une polydopamine [Lee et al., Science 2007].Cette polydopamine a permis l'interaction sur notre surface d'un polymère bien connu au sein de notre unité et déjà employé pour la fonctionnalisation des tissus dans le domaine biomédical, le polymère de cyclodextrine (CD) [Martel B et al., European Polymer Journal 1995]. Les CD sont des oligosaccharides cycliques sous forme de cône tronqué possédant une cavité hydrophobe interne et des groupements hydroxyles à l'extérieur engendrant un caractère hydrophile. Cette structure cyclique leur confère la capacité de former des complexes d'inclusion réversibles avec un grand nombre de molécules hydrophobes. Elles peuvent donc stocker une molécule thérapeutique en grande quantité et ont la capacité de la libérer dans le temps.L'ensemble des paramètres du procédé de fonctionnalisation permettant l'adsorption de ces 2 couches successives : polydopamine et polymère de CD a pu être optimisé. La complexation de deux molécules thérapeutiques d'intérêt à notre plateforme fonctionnalisée a pu être réalisée: la simvastatine et le paclitaxel. La simvastatine, de la famille des statines, est une molécule pléïotrope, régulatrice de la dysfonction endothéliale ; elle limite la réaction inflammatoire locale impliquée à la fois dans les phénomènes de resténose et de thrombose [Balk EM et al., Am J Med. 2004]. Le paclitaxel est un agent immunosuppresseur et antiprolifératif limitant la prolifération de la néointima [Creel CJ et al., Circ Res 2000]. Nous avons comparé notre plateforme avec un système actuellement sur le marché, le système PTX " polymer-free " mise au point par Dake et al. [Dake et al., JVIR 2011]. [...]

Le septum nasal joue un rôle prépondérant dans la croissance de l’étage moyen de la face et la physiologie ventilatoire. Sa solidité, sa rectitude et sa position sagittale sont déterminantes pour percevoir un confort respiratoire diurne et nocturne. Vulnérable aux traumatismes de part sa projection antérieure, la destruction ou l’inefficience de son squelette entraîne une demande de réparation fonctionnelle et esthétique. Dans les cas les plus sévères, le remplacement tissulaire fait appel à des volumineux greffons autologues pour lesquels la morbidité du site donneur et leurs imperfections propres restent un écueil. Pour les remplacer, certains biomatériaux ont été essayés de manière empirique sans donner de résultats fiables. Le premier objectif de notre travail été d’évaluer le comportement d’un implant phosphocalcique biphasique pour la reconstruction du septum nasal afin d’éviter ces greffons tout en répondant aux objectifs biofonctionnels locaux, au contact d’un milieu septique et susceptible d’être exposé aux particules aéroportées de l’environnement. Le deuxième objectif était d’évaluer la cytotoxicité des nanotubes de carbone à double paroi sur des cellules de l’arbre respiratoire, premier organe concerné par une exposition potentielle lors de leur fabrication. Par la suite, les résultats de ces deux sujets différents ont été utilisés de manière synergique pour répondre au troisième objectif qui était, d’évaluer l’influence des nanotubes de carbone sur la cicatrisation du septum nasal en présence ou non de l’implant phosphocalcique. / The nasal septum plays a paramount role in the growth of the face and respiratory physiology. Its solidity, its straightness and its sagittal position are determining to perceive a diurnal and night respiratory comfort. Vulnerable to the traumas, the destruction or the inefficiency of its skeleton involves request for a functional and aesthetic repair. In severe cases, the tissue replacement requires large autologous grafts for which the morbidity of the donor site and their own imperfections remain a problem. To replace them, certain biomaterials were tested in an empirical way without giving reliable results. The primary goal of our work was to evaluate the behaviour of a biphasic phosphocalcic implant to repair nasal septum in order to avoid these grafts with an adapted biofunctional implant, exposed to the septic nasal content and the airborne particles of the environment. The second objective was to evaluate the cytotoxicity of the double wall carbon nanotubes on epithelial respiratory cells, first organ concerned by a potential exposure during their manufacture. Thereafter, the results of these two different subjects were used in a synergistic way to answer the third objective which was, to evaluate the influence of the carbon nanotubes on the cicatrization of the nasal septum in presence or not of the phosphocalcic implant.

Dans un contexte de démarche écoresponsable et pour répondre aux exigences de biocompatibilité notamment dans les applications cosmétiques et biomédicales, nous avons développé de nouveaux hydrogels à base de polysaccharides neutres et anioniques en utilisant deux voies originales. La 1ère approche est biomimétique et a consisté à mimer un phénomène d’élaboration naturelle d’hydrogels que l’on retrouve chez certains végétaux pour lesquels une enzyme, la laccase, permet de créer des liens de réticulation par dimérisation des composés phénoliques (en l’occurrence de l’acide férulique FA) présents sur les arabinoxylanes des mucilages des graines de céréales par exemple. Notre travail a ainsi consisté à greffer de l’acide férulique via deux chimies différentes de type imidazole et carbodiimide respectivement pour des polysaccharides neutres ou anioniques. Nous avons ainsi fonctionnalisé trois polysaccharides : le pullulane ou PUL (neutre modèle), le carboxyméthylpullulane ou CMP (anionique modèle) et l’acide hyaluronique ou HA (anionique d’intérêt). Des taux de greffage compris entre 2 et 25% ont été obtenus. L’étude physicochimique en régimes dilué et semi-dilué a permis de mettre en évidence un comportement associatif lié au caractère amphiphile des polysaccharides fonctionnalisés. La réticulation en présence de laccase, suivie in situ en rhéologie, a été réalisée avec succès sur les différents systèmes envisagés avec des contrôles possibles de la cinétique, des propriétés mécaniques finales ou encore du gonflement des hydrogels en fonction du caractère neutre ou chargé des polysaccharides, du degré de substitution en acide férulique, de la concentration en polymère ou de l’activité enzymatique fixée. Les dérivés synthétisés ont globalement démontré des activités biologiques (antioxydante et cytocompatible) intéressantes. La deuxième approche repose sur la photoréticulation possible de polysaccharides (PUL, CMP et HA) fonctionnalisés par le greffage d’amine/acide gras mono ou polyinsaturé (oleylamine, acide oléique et linoléique) via la chimie des imidazoles. Si le pullulane modifié par l’acide linoléique à 2% s’est avéré non hydrosoluble en raison de son caractère neutre, tous les autres dérivés avec des taux de greffages de 3 et 10% ont démontré une bonne solubilité dans l’eau. Les études physicochimiques mettent en évidence un très fort caractère associatif de ces dérivés amphiphiles avec la formation de gels physiques en régime semi-dilué. La photoréticulation a été démontrée en rhéologie sous irradiation UV in situ en présence d’un photoamorceur de type Darocur 1173®. Les résultats préliminaires obtenus selon cette approche en photoréticulation ouvrent ainsi des perspectives intéressantes. / In the framework of an eco-responsible context and to take advantage of biocompatibility, notably in cosmetic and biomedical applications, we have developed new hydrogels based on neutral and anionic polysaccharides using two original routes. The first approach is biomimetic and consists of mimicking a natural development of hydrogels that is found in certain plants for which an enzyme, laccase, allows to create crosslinks by dimerization of phenolic compounds, in occurrence of ferulic acid (FA) present on arabinoxylans mucilage of cereal seeds for example. Thus, our work consisted in grafting ferulic acid via two different chemical ways that means imidazole and carbodiimide respectively for neutral or anionic polysaccharides. We functionalized three polysaccharides: pullulan or PUL (neutral model), carboxymethylpullulane or CMP (model anionic) and hyaluronic acid or HA (anionic of interest) with grafting rates of between 2 and 25%. The physicochemical study in diluted and semi-diluted regimes evidenced an associative behavior due to the amphiphilic character of the functionalized polysaccharides. The crosslinking in the presence of laccase, followed in situ thanks to rheology, has been successfully performed on the various envisaged systems with possible controls of kinetics, the final mechanical properties or the swelling of the hydrogels as a function of the neutral or charged nature of the polysaccharides, the degree of substitution in FA, the polymer concentration or the enzymatic activity. The synthesized derivatives have generally demonstrated interesting biological activities (antioxidant and cytocompatibility). The second approach is based on the possible photocrosslinking of polysaccharides (PUL, CMP and HA) functionalized by the grafting of mono or polyunsaturated fatty amine/acid (oleylamine, oleic acid and linoleic acid) via imidazole chemistry. If pullulan grafted with 2% of linoleic acid was found to be water-insoluble due to its neutral character, all other derivatives (i.e. anionic ones) with grafting rates of 3 and 10% showed good solubility in water. The physicochemical studies show a very strong associative character of these amphiphilic derivatives with the formation of physical gels in semi-diluted regime. Photocrosslinking has been demonstrated in situ thanks to rheology/UV irradiation in the presence of a Darocur 1173® photoinitiator. The preliminary results according to this photocrosslinking approach thus open interesting perspectives.

Le biofilm bactérien constitue un obstacle majeur à la cicatrisation des plaies. Par ailleurs, il est responsable de l’émergence d’une résistance et d’une tolérance accrues aux antibiotiques. Par conséquent, le développement de systèmes de délivrance contrôlée d’un agent ciblant la structure du biofilm apparaît comme une approche thérapeutique alternative indispensable et urgente pour la prise en charge des plaies chroniques. A travers cette étude, nous avons développé des systèmes membranaires pour pansements libérant une protéine, la dispersine B (DB),capable de cibler de manière sélective la matrice du biofilm, en créant un microenvironnement délétère pour le biofilm bactérien. Pour ce faire, nous nous sommes intéressés aux membranes asymétriques (MAs) à base de polyesters biodégradables tels que le poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate), le poly (butylène succinate-co-butylène adipate) (PBSA), et l’acide polylactique. En incorporant dans la solution de polymère des agents porogènes hydrophiles (APs), nous avons pu obtenir des MAs à porosité élevée, un réseau poreux interconnecté, perméables au dioxygène et à l’eau vapeur. En utilisant l’albumine de sérum bovin, nous avons pu montrer que la capacité de piégeage de la protéine et sa libération contrôlée à partir des MAs de PBSA était influencée par la structure de celles-ci et la présence d’APs résiduels. Les études in vitro ont montré une très grande efficacité anti-biofilm à la fois en inhibition et en dispersion (jusqu’à 80%). Les tests standards normalisés de cytotoxicité in vitro ont montré que les MAs de PBSA non chargées et chargées en DB répondaient aux critères de cytocompatibilité exigées pour une application de type pansement. / Bacterial biofilms are a major obstacle to the wound healing process. In addition, they are responsible for the emergence of resistance and tolerance to antibiotics. Hence, the development of controlled drug delivery systems targeting the bacterial biofilm appears as an urgent and essential alternative therapeutic approach for the effective management of chronic wound. In this work, we developed wound dressings in which a protein, dispersin B (DB), is released capable of selectively targeting the biofilm matrix, creating a deleterious microenvironment for the bacterial biofilm. To this end, we were interested in asymmetric membranes (AMs) from biodegradable polyesters such as the poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate), the poly (butylene succinate-co-butylene adipate) (PBSA) and the polylactic acid. By the incorporation of hydrophilic porogen agents (PA), we were able to obtain AMs with a high level of porosity, exhibiting a porous interconnected network and oxygen and water vapor permeability. Using bovine serum albumin as a model protein, we demonstrated that protein loading and release from the PBSA AMs were affected by the membrane structure and the presence of residual PA. In vitro studies showed highest antibiofilm efficiency both in inhibition and dispersion (up to 80%). Normalized in vitro cytotoxicity standard assays revealed that unloaded and DB-loaded PBSA membranes met cytocompatibility criteria required for wound dressing applications.

L’architecture des biomatériaux de comblement osseux à un réel impact sur l’activité cellulaire, la vascularisation et la diffusion de facteurs de croissance. Dans un premier temps, différentes membranes de polystyrène (PS) composées de fibres alignées ou aléatoires ont été étudiées. Elles sont non biodégradables et pourraient servir de supports pour la régénération de larges défauts osseux. Nous avons montré la cytocompatibilité in vitro des membranes en analysant l’adhésion, la prolifération et la différenciation cellulaire. Ensuite, des membranes de PS ont été enrichies de grains de β-TCP ou de nanoparticules d’or. Nous les avons implantées dans un modèle de défaut crânien de taille critique chez la souris. L’addition de β-TCP a stimulé la repousse osseuse grâce à la grande bioactivité des céramiques. Les membranes ont été biotolérées, les fibres ont été encapsulées dans l’os néoformé mais également dans un tissu conjonctif dense. Les nanoparticules d’or immobilisées sur des fibres ont migré dans l’os ou ont été phagocytées. Dans un second temps, différentes formulations de granules poreux de β-TCP ont été analysées par nanotomographie aux rayons X. L’architecture macroporeuse des granules varie inversement avec la concentration en β-TCP. Les faces internes montrent une grande hétérogénéité de minéralisation. Pour mimer les conditions d’utilisation en chirurgie maxillo-faciale, les granules ont été empilés dans des tubes. Nous avons montré que l’architecture des empilements de granules dépendait de leur forme. L’empilement de granules commerciaux (contenant12,5g de β-TCP) mime l’architecture naturelle et les propriétés physiques de l’os. / The architecture of bone filling biomaterials has a real impact on cellular activity, vascularization and diffusion of growth factors. As a first step, different polystyrene (PS) scaffolds composed of aligned or random fibers were studied. They were non-biodegradable and could be used as supports for regeneration of large bone defects. We showed the in vitro cytocompatibility of the scaffolds by analyzing cell adhesion, proliferation and differentiation. Then, polystyrene scaffolds were enriched with β-TCP grains or gold nanoparticles. We implanted them in a model of critical size defect in mouse calvaria. Addition of β-TCP stimulated bone regrowth due to the high bioactivity of the ceramics. Scaffolds were biotolerated, fibers were encapsulated in the newly formed bone and also in a dense connective tissue. The gold nanoparticles immobilized on fibers migrated into the bone or were phagocytized. As a second step, different formulations of porous granules of β-TCP were analyzed by X-ray nanotomography. The macroporous architecture of granules varies inversely with the concentration of β-TCP. The internal faces howed a great heterogeneity of mineralization. Tomimic the conditions in maxillofacial surgery, granules were stacked in tubes. We have shown that the architecture of the granules depends on their shape.The stacks of commercial granules (containing 12.5 g ofβ-TCP) mimicked the natural architecture and physical properties of bone.