Dans des études animales, nous avons étudié le développement des métastases osseuses, leur vascularisation ainsi que des biomatériaux de comblement ou pouvant cibler l'angiogenèse. Nous avons utilisé le poly 2-hydroxyéthyl méthacrylate (pHEMA) connu pour sa biocompatibilité, pour fabriquer des microbilles fluorescentes portant à leur surface des charges anioniques ou cationiques. Les microbilles ont été incubées avec une lignée de cellules endothéliales qui internalisent de préférence les microbilles portant une charge anionique. Un silicone radio-opaque a été utilisé pour caractériser l'architecture en 3D des vaisseaux sanguins à différents stades d'évolution des métastases osseuses chez le rat. Nous avons montré au niveau des os tumoraux une hypervascularisation et une désorganisation importante de l'architecture vasculaire avec un réseau très dense de micro vaisseaux à l'aspect tortueux s'étendant dans toute la zone trabéculaire, envahissant la corticale et la diaphyse en sens rétrograde. Dans une autre étude, l'acide zolédronique, un puissant bisphosphonate ayant aussi un effet anti-angiogénique, a été utilisé de façon préventive dans un modèle de métastase osseuse chez le rat. Il permet la conversion des métastases du carcinome MatLyLu, initialement ostéolytiques, en formes ostéocondensantes en limitant les perforations corticales. Enfin, chez le lapin, dans un modèle de comblement osseux par le bêta tricalcium phosphate (β−TCP), nous avons montré que des anti-inflammatoires non stéroïdiens, utilisés en chirurgie osseuse, ne retardent pas l'ostéogenèse au contact du biomatériau. La vascularisation joue un rôle important dans le remodelage osseux normal mais aussi dans les ostéopathies bénignes et malignes ainsi que dans l'ostéointégration des biomatériaux utilisés pour le traitement des pertes de substance osseuse.

Différentes stratégies associant des cellules médullaires et/ou des biomatériaux ont été étudiées pour la réparation du tissu osseux dans des modèles murins. Nous avons montré que H2O2 et NaOH, produits utilisés dans les procédés de purification industriels de greffons osseux allogéniques, induisent une détérioration matricielle de surface, diminuant l'adhésion, la prolifération et l'activité de cellules ostéoblastiques. NaHCO3 est apparu comme un agent nettoyant efficace, sans conséquences sur la qualité des greffons et leur cytocompatibilité. Des matrices osseuses ainsi purifiées ont été utilisées comme support pour la réparation par ingénierie tissulaire d'un défaut crânien de taille critique chez la souris. La construction cellules médullaires/matrice, élaborée in vitro, a induit in vivo une régénération osseuse rapide jusqu'au centre du déficit. L'induction de la différenciation ostéoblastique des cellules avant leur implantation n'a pas amélioré nos résultats. Une autre thérapie cellulaire ayant été étudiée est la transplantation systémique de cellules médullaires. L'irradiation corporelle totale et la transplantation ont induit une perte osseuse trabéculaire dramatique. Les cellules transplantées n'ont pas permis la restauration de la masse osseuse mais ont reconstitué un microenvironnement ayant modifié la microarchitecture des receveurs vers un phénotype donneur. Pour ces deux dernières études les cellules médullaires sont issues de souris transgéniques pour la GFP, permettant le suivi des cellules après implantation. L'immunodéplétion des cellules médullaires possédant le CD11b a permis d'enrichir fortement la population cellulaire en ostéoprogéniteurs.