Les maladies et malformations des valves cardiaques entraînent, chaque année, près de 300 000 opérations de remplacements, principalement réalisées sur les valves aortiques. Des valves de remplacement mécaniques ou biosynthétiques sont habituellement employées, mais leur utilisation implique plusieurs inconvénients, surtout chez les jeunes patients, puisque ces substituts inertes sont incapables de se remodeler en fonction des modifications apportées à l’environnement physiologique. Le génie tissulaire, c’est-à-dire la création de nouveaux tissus biologiques à partir de cellules vivantes, pourrait permettre d’enrayer les problèmes rencontrés avec les substituts traditionnels. Plusieurs techniques de construction de valves par génie tissulaire sont actuellement étudiées, notamment l’utilisation de matrices de polymère poreuses ou de valves décellularisées. Cette thèse présente le développement d’une toute nouvelle technique de construction de valves biologiques qui utilise la méthode d’auto-assemblage. Cette nouvelle technique permet de recréer la structure tridimensionnelle des valves en utilisant un matériau de base créé à partir de fibroblastes dermiques humains. Toutes les étapes ayant mené au développement de cette technique de construction jamais réalisée auparavant sont détaillées dans cette thèse. La méthode de fabrication du tissu de base est tout d’abord expliquée, puis le processus évolutif ayant mené à la construction de quatre prototypes est ensuite détaillé. Une méthode de construction utilisant différents gabarits a permis la mise en forme de valves possédant une structure similaire à celle des valves natives. Le comportement des nouveaux substituts a aussi été évalué à l’aide d’essais dynamiques en bioréacteur. Il a été démontré que les valves produites par auto-assemblage présentent un comportement normal sous une grande variété de conditions de débit et de pression et que les tissus ne sont pas endommagés par ces conditions de stimulation. Parallèlement, une étude de faisabilité sur la décellularisation de valves porcines réalisée avec la trypsine/EDTA a aussi été effectuée afin d’en évaluer le potentiel. Finalement, la caractérisation mécanique des tissus plans utilisés pour la fabrication des valves est aussi présentée. Cette étude permet de juger de la capacité des tissus à être utilisés pour remplacer les valves cardiaques et elle situe ce nouveau matériau par rapport à d’autres matériaux plans couramment employés. / Heart valves diseases lead annually to nearly 300 000 replacement surgeries, mostly performed on aortic valves. Mechanical or tissue valves are largely used to replace dysfunctional heart valves but they present serious drawbacks, mainly for young patients, since these non-living substitutes are unable to remodel according to physiological environment changes. Tissue engineering aims at the development of new biological organ substitutes created with living cells. Tissue engineered heart valves may be able to fully integrate their physiological environment and hence eliminate the problems encountered with mechanical and tissue valves. Porous polymer scaffolds or decellularized heart valves are current tissue engineering techniques that are being studied in order to develop new biological substitutes. This thesis, however, presents the development of an entirely new construction technique based on the self-assembly method that can recreate the aortic valve structure by using only human dermal fibroblasts cell sheets. The many steps achieved toward the development of this new construction technique are detailed in this thesis. The plane thick tissue fabrication method is first explained, along with the incremental evolutive process that led to the construction of four heart valve prototypes. The construction technique uses several templates to assist the three-dimensional shaping of the substitutes, which resemble the natural shape of the native aortic valve. Dynamic stimulations were also performed in a custom-made bioreactor and the valve exhibited a normal behavior under various flow and pressure waveforms. No damage was noted on the plane thick tissue after the mechanical stimulation. Besides, a feasibility study on the decellularization of porcine heart valves was conducted using Trypsin/EDTA in order to assess the potential of such a construction technique. Finally, the mechanical characterization of the plane tissue used for the construction of the valves is also presented. The results of this study confirm the ability of the tissues to act as a heart valve substitute. The new material is also compared to other commonly used materials in heart valve replacement or repair.

La vessie est un organe qui est sujet à diverses maladies ou malformations nécessitant parfois des chirurgies pour remédier aux problèmes. Ces chirurgies ont souvent pour but d’augmenter le volume utile de la vessie pour protéger les reins. Plusieurs substituts de tissu urologique existent, mais aucun ne possède les qualités suffisantes pour répondre aux conditions physiologiques auxquelles ces tissus seront soumis. L’objectif du projet consiste à créer un substitut entièrement humain par la méthode d’auto-assemblage et à caractériser ce tissu. De plus, la possibilité de produire ce substitut à l’aide des cellules stromales isolées du tissu adipeux a été étudiée. Le potentiel de ces cellules pourrait permettre d’optimiser la greffe de ces substituts. Nos résultats montrent qu’il est possible de reconstruire un substitut entièrement humain par la méthode d’auto-assemblage et que les cellules stromales isolées du tissu adipeux peuvent être utilisées pour participer à la reconstruction d’un substitut vésical.

Les objectifs de cette étude est de produire un équivalent de gencive humaine par génie tissulaire et d'évaluer la régénération d'une structure de gencive humaine in vivo grâce à un modèle animal. Nos travaux montrent qu'après greffe sur une souris immunodéprimée, le tissu obtenu présente une jonction épithélio-conjonctive linéaire, ainsi qu'un amincissement de l'épithélium entre les jours 15 et 60 suivant la greffe. Une stratification des couches cellulaires épithéliales est visible aux différents stages de guerison. Les cellules épithéliales sont plus cuboïdes à la base, et s'aplatissent vers les couches externes. Les cellules épithéliales démontrent également un patron de différenciation et de prolifération. La membrane basale, formée de glycoprotéines, de laminine et de collagène IV est présente. Ces différentes protéines sont présentes dans les tissus de gencives normales. Ceci montre donc que la gencive produite par génie tissulaire contribue à la régénération in vitro d'un tissu gingival structuré et fonctionnel. De plus, nos analyses montrent des vaisseaux sanguins au niveau du tissu conjonctif, ce qui explique la structure normale du nouveau tissu. L'ensemble de nos travaux démontre la faisabilité d'utiliser la gencive humaine produite par génie tissulaire dans le traitement des défauts intra-oraux

L’ingénierie tissulaire est une approche qui vise à combler le besoin de remplacements d’organes. Ceci est d’autant plus vrai pour les artères, dont le besoin de remplacements résulte en partie de la prévalence des maladies cardiovasculaires dans le monde industrialisé. Pour ce faire, nous croyons qu’une des alternatives les plus prometteuse implique l’utilisation d’une structure permettant l’échafaudage tridimensionnel de cellules lors de la régénération. Le collagène possède plusieurs caractéristiques qui font en sorte qu’il peut être un matériau convenable à la fabrication de cette structure. Au cours de ce projet, un procédé d’extraction et de mise en solution de collagène type I à partir de queues de rat a été choisi et validé. Ce collagène a été caractérisé par rapport à ses propriétés moléculaires et ses performances mécaniques, biologiques et hématologiques. Suivant cette validation, une méthode pour produire des gels en forme de disques et de tubes ensemencés de cellules vasculaires a été élaborée. Ces structures ont été caractérisées quant à la viabilité des cellules dans le gel, la capacité des gels à être manipulés ainsi qu‘à leurs propriétés hématologiques, en milieu humide. Ce projet constitue une base pour des recherches futures visant à améliorer la fonctionnalité et les propriétés structurales des artères régénérées à base de collagène. / Tissue engineering provides insight into solving the organ shortage. This is especially the case for small diameter vascular substitutes, with which a shortage is due in part to the prevalence of cardiovascular disease in the industrialized world. For this, in our opinion, one of the most appropriate approaches involves using a structure to guide the cells during the regeneration phase. Collagen has many characteristics that make it suitable as a scaffold material for vascular tissue engineering. Two slightly different methods for extracting and processing collagen type I from rat tail were compared with respect to the molecular structure of the collagen molecule, the mechanical properties of thin films obtained from solvent evaporation and preliminary cellular viability with fibroblasts seeded on these same collagen films. One of the above methods was chosen and this collagen was then characterized with respect to cellular viability with smooth muscle cells and endothelial cells and also with blood contact assays. A method for producing three-dimensional gels seeded with vascular cells was developed. Cell distribution and viability, preliminary compliance testing and blood contact assays were performed on these gels. This project has provided the basis for further studies in order to maximize cell functionality and the structural properties required for implantation of collagen-gel-based vascular grafts.

Le tissu adipeux est un tissu encore mal compris. Sa fragilité rend sa transplantation délicate. Une solution autologue de rechange demeure en demande. Prometteuse, l'ingénierie du tissu adipeux (TA) en laboratoire permettrait de remédier au manque de tissus mous pour les chirurgies reconstructives et de produire des modèles d'études physiologiques et pharmacologiques. La méthode de génie tissulaire par autoassemblage permet aux cellules de produire et d'accumuler leur propre matrice extracellulaire (MEC) et de former un feuillet tissulaire manipulable sans biomatériaux exogènes. Les tissus adipeux humains reconstruits (hrAT ; de l'anglais human reconstructed adipose tissue) sont donc composés de cellules souches/stromales dérivées du TA qui ont subi une différenciation adipocytaire. L'hypothèse à la base des travaux présentés dans cet ouvrage est que le milieu de culture utilisé contient des quantités subphysiologiques d'acides gras essentiels (AGe) et qu'il est possible de moduler la composition de la membrane phospholipidique et les triglycérides des cellules adipeuses par la modification de l'apport en acide gras du milieu de culture. Les objectifs poursuivis pour valider cette hypothèse étaient (1) d'isoler, caractériser et comparer les lipides et les phospholipides du hrAT avec ceux du TA natif ; (2) de comparer les transcriptomes du modèle de hrAT avec celui du TA natif ; (3) de quantifier les AGe présents dans les milieux de cultures utilisés ; (4) de comparer les profils lipidique et phospholipidique des hrAT dans des milieux pauvres et riches en AGe et (5) de mesurer l'impact de la modulation de l'activité de la delta(∆)-6-désaturase (FADS2) sur le profil lipidique des hrAT. Au total, 2 915 gènes analysés avec la puce BeadChip Illumina HUmanWG-6 étaient différemment exprimés entre les TA natifs et reconstruits. Les données relatives à l'expression ont été analysées à l'aide du logiciel Ingenuity Pathway 8.5 (IPA) pour détecter une association avec des voies de signalisation. Ensuite, le logiciel IPA a permis de relier ces voies avec des fonctions biologiques pertinentes et de prédire leurs modulations. Des fonctions biologiques associées aux voies de signalisation de PPARγ (valeur p = 0,006), comme la différenciation des cellules adipocytaires (p = 2,65 E⁻¹³) et l'hypertrophie (p = 4,61 E⁻¹⁴), étaient semblables à 75 % au TA natif. Inversement, les résultats indiquaient une diminution des fonctions biologiques associées au métabolisme des lipides (p = 2,88 E⁻¹⁴), dont la synthèse des triglycérides (p = 9,44 E⁻⁴ ) et son hydrolyse (2,91 E⁻³ ). Le dosage de 42 acides gras (AG) par chromatographie en phase gazeuse a permis de souligner une différence entre la composition des hrAT et du TA natif, notamment par rapport aux acides gras essentiels (AGe). En effet, bien que la composition en phospholipides fût similaire à 90 %, les hrAT contenaient 3,5 fois moins de triglycérides que le TA natif. Les AGe, comme l'acide linoléique (AL), se retrouvent en faible quantité (1-3 %) dans les milieux de culture utilisés. Pour pallier ce manque, des hrAT ont été produits dans un milieu de culture supplémenté en AL, ce qui a permis de rétablir partiellement le profil altéré du hrAT en formation via la modulation de l'activité de FADS2 (Δ6-désaturase). Les travaux menés dans le présent ouvrage ont permis de mettre en lumière la composition lipidique du hrAT et de moduler son apport en AGe. Ils ont également montré que le hrAT in vitro, à l'image du TA natif, est modulable et s'adapte à son environnement nutritionnel. Ils ouvrent donc la porte à la production de modèles d'études physiologiques ou pharmacologiques qui aideraient à comprendre les mécanismes associés au métabolisme des lipides et à ses déséquilibres dans toutes les phases du développement pharmaceutique. / Fat tissue is still an underestimated tissue. Its fragility makes its transplantation delicate. An autologous alternative remains in demand. The engineering of adipose tissue (AT) is a promising alternative that could resolve the scarcity of soft tissue for reconstructive surgeries and produce a relevant model for physiological and pharmacological studies. Tissue engineering using the self-assembly approach allows the cells to produce and accumulate their own extracellular matrix (ECM) and form a tissue sheet that can be manipulated, without using any exogenous biomaterial. Human reconstructed adipose tissues (hrAT) are therefore a combination of stem and stromal cells isolated from the adipose tissue that have been undergoing adipocyte differentiation. The hypothesis underlying the work presented is that the culture medium used contains sub-physiological quantities of essential fatty acids (EFA) and that it is possible to modulate the composition of the phospholipid membrane and the triglycerides of adipose cells by modifying the fatty acid intake from the culture medium. The objectives pursued to validate this hypothesis were: (1) To isolate, characterize and compare the lipids and phospholipids of hrAT with those of native AT; (2) To compare the transcriptomes of the hrAT model with those of native AT; (3) To quantify the EFA present in the culture media used; (4) To compare the lipid and phospholipid profiles of hrAT in a poor and rich EFA media; (5) To measure the impact of modulation of Fatty Acid Desaturase 2 (FADS2) activity on the lipid profile of hrAT. A total of 2 915 genes analyzed using Illumina BeadChip chip HUmanWG-6 were differentially expressed between native and reconstructed AT. Data for expression were analyzed with the Ingenuity Pathway 8.5 software (IPA) for detecting an association with signaling pathways. Then, the IPA software linked these pathways with the relevant biological functions and predicted their modulations. Biological functions associated with PPARγ signaling pathways (p value = 0.006), as the differentiation of fat cells (p = 2,65E⁻¹³) and hypertrophy (p = 4,61E⁻¹⁴), were 75% similar to native AT. Conversely, the results indicated a reduction of the biological functions associated with lipid metabolism (p = 2,88E⁻¹⁴), the synthesis of triglycerides (p = 9,44E⁻⁴) and hydrolysis (p = 2,91E⁻³). The quantification of 42 fatty acids (FA) by gas chromatography highlighted a difference between the composition of the hrAT and native AT, particularly for essential FA composition. Indeed, although the phospholipid composition was similar at 90%, the hrAT contained 3.5 times fewer triglycerides as native AT. The EFA, such as linoleic acid (LA), were found in small amounts (1-3%) in the culture media used. To fulfill this gap, the hrAT were produced in a culture medium supplemented with AL which partially restored the altered profile of hrAT via modulation of the activity of FADS2. This work describes the lipid composition of the hrAT and shows that LA supplementation can modulate it. Like native AT, the hrAT can adapt to its nutritional environment. It could be used as a model for physiological or pharmacological studies, in order to understand the mechanisms involved in lipid metabolism and its imbalances in pathological states.

L'évolution du génie tissulaire a permis la création de tissus accessible pour le traitement de différentes maladies et traumas. La disponibilité d'un substitut vasculaire tridimensionnel reconstruit par génie tissulaire (TEBV, Tissue-engineered blood vessel) offre un bon outil de recherche en physiologie cellulaire. Notre groupe fut le premier à créer un TEBV ne contenant aucun matériel exogène. Cette avancée se fit à l'aide de la technique d'auto-assemblage qui se base sur la production endogène de matrice extracellulaire (MEC) par les cellules et les conditions de culture cellulaires dynamiques mimant la physiologie vasculaire. La caractérisation de ce substitut est importante pour d'éventuels essais cliniques, mais aussi en recherche fondamentale. Dans cette étude, nous avons utilisé ce modèle pour caractériser les réponses endothéliales face aux forces hémodynamiques ainsi que le comportement biomécanique du TEBV en présence de ces contraintes. Les modèles ont été maintenus dans un bioréacteur relié à une pompe péristaltique qui créée un flux pulsatile dans la lumière du TEBV générant ainsi des contraintes de cisaillements. Les résultats histologiques montrent une bonne fusion entre les 3 tuniques du TEBV. De plus, les tests biomécaniques donnent des résultats s'approchant des valeurs physiologiques ce qui nous indique une maturation appropriée des différentes couches et reflète bien son potentiel clinique. Les observations en immunofluorescence révèlent que les cellules endothéliales (CE), connue pour être des senseurs des forces présentes, expriment des marqueurs fonctionnels comme PECAM, Ve-Cadhérine, ZO-1 et le facteur von Willebrand. Ces observations nous ont aussi permis de constater que les CE s'alignaient en direction du flux conformément à ce qui est observé in vivo. Les analyses des MAPK ERK 1/2 et p38 et de la petite GTPases Rapl en western blot et précipitation sélective indiquent que les CE du TEBV peuvent déclencher certaines voies de signalisation impliquées en mécanotransduction. Du même fait, les PCR quantitatifs montrent l'expression de Tintégrine ctvp3, molécule d'adhésion cellule-matrice communément retrouvée dans Tendothélium. En conclusion, notre TEBV exhibe des propriétés adéquates, autant au niveau biomécanique qu'endothélial, pour un modèle in vitro ou encore pour de futures études précliniques.

L'épiderme humain contient une pile physiologique dont le potentiel varie de 10 à 60 mV en fonction de la localisation sur le corps. Un gradient sodique décroissant de la couche basale jusqu'en dessous de la couche cornée est maintenu par l'action de pompes ioniques créant ainsi une différence de potentiel trans-épithélial (PTE). En condition normale, aucun rôle physiologique n'a encore été attribué à ce potentiel. Lorsque la peau est endommagée, une fuite d'ions provenant de la rupture du gradient sodique induit un champ électrique endogène (100 à 200 raV/mm) en bordure de la plaie. Le champ électrique endogène est dirigé vers le centre de la plaie. Il a été suggéré que la présence d'un champ électrique endogène est importante dans la réépithélialisation des plaies. Toutefois, les mécanismes d'action de celui-ci demeurent peu connus. Les recherches actuelles sur le sujet sont davantage orientées sur les effets des champs électriques sur la guérison des plaies et très peu concernent le rôle du PTE. Pourtant, c'est la présence du PTE présent dans la peau intacte entourant la plaie qui permet l'induction du champ électrique endogène à la suite d'une blessure. Notre objectif général était d'évaluer les effets de champs électriques d'intensités physiologiques sur les kératinocytes en monocouches et d'étudier la formation du PTE lors de la réépithélialisation de l'épiderme. Tout d'abord, nous avons étudié la réponse cellulaire des kératinocytes en présence de champs électriques par la mesure de la variation du calcium intracellulaire (Ca2+j) avec la sonde fluorescente fluo-4. Les variations de la fluorescence en fonction du temps ont été enregistrées à l'aide d'un système d'observation microscopique en continu. Nos résultats montrent que la stimulation de kératinocytes avec des intensités de champ électrique d'ordre physiologique et supraphysiologique (100 à 900 mV/mm) produit une élévation du taux de Ca2+; et que l'ampleur de cette réponse dépend de l'intensité du champ électrique appliqué. Nous avons également noté que les variations de Ca2+j observées suite à une stimulation électrique sont spécifiques aux kératinocytes peu différenciés. Ces résultats montrent pour la première fois que la stimulation électrique de kératinocytes humains en colonies induit une augmentation de Ca2+j et que cette réponse cellulaire est dépendante du niveau de différenciation des cellules. L'étude du PTE est complexe puisqu'elle nécessite un modèle d'étude en trois dimensions représentant l'épiderme humain. À l'aide du modèle de peau reconstruite ii humaine (PRH) par génie tissulaire développée au LOEX, nous avons étudié la formation du PTE lors de la genèse et de la réépithélialisation de l'épiderme. Tout d'abord, nous avons élaboré un système adapté pour les mesures du PTE sur des PRH et sur un modèle animal de plaies cutanées. Des mesures du PTE ont ensuite été réalisées sur des PRH et des biopsies ont été réalisées sur les épidémies en formation ainsi que sur les plaies en fonction du temps. Nos résultats montrent que le PTE varie durant la formation de l'épiderme. Cette période est composée d'une phase ascendante et suivie d'une phase descendante. Une période similaire de rétablissement du PTE a également été observée durant la réépithélialisation de plaies sur notre modèle de PRH et ces observations ont été corrélées in vivo sur un modèle de plaie cutanée chez le porc. La période du PTE a également été corrélée avec l'expression variable (ascendante et descendante) de la pompe Na+/K+ ATPase en fonction du temps et en fonction de la différenciation de l'épiderme. Ces résultats suggèrent que les pompes Na+/K+ ATPase régleraient le transport des ions sodiques pour l'établissement du PTE durant la formation ainsi qu'au cours de la réépithélialisation de l'épiderme. L'ensemble des résultats procure une meilleure compréhension des mécanismes reliés au champ électrique endogène et au potentiel transmembranaire dans la peau humaine.

Alors que 1 % des patients pédiatriques souffrent de malformations cardiaques, les substituts valvulaires présentement disponibles sur le marché leur sont imparfaits : taille inadéquate, absence de croissance, etc. L’hypothèse est qu’il est possible de fabriquer par génie tissulaire, via la méthode par auto-assemblage, des substituts valvulaires adaptés aux besoins pédiatriques spécifiques. Ce projet de maîtrise, visant à améliorer la méthode de fabrication, s’inscrit à la suite de travaux précédents de notre groupe de recherche, qui avaient conduit à la mise au point de deux techniques de production. L’approche préconisée consiste à ensemencer directement des fibroblastes dermiques sur la surface de gabarits de polycarbonate, traités au plasma pour favoriser leur adhésion, suivi d’une maturation dans un milieu de culture sans sérum, puis d’une phase de contraction jusqu’aux dimensions prédéterminées, permettant aux rebords des feuillets une bonne coaptation. Pour ce faire, quatre expériences préliminaires ont d’abord été conduites afin de jeter les bases de la culture sur gabarits 3D usinés. Ces dernières ont permis d’obtenir des feuillets cellulaires manipulables sur des gabarits à géométrie simplifiée, d’améliorer leurs propriétés mécaniques selon le fini de la surface usinée et avec un milieu de culture sans sérum, de réduire leur pourcentage de contraction et d’optimiser le traitement plasma. Les essais de fabrication des substituts valvulaires ont par la suite permis de faire progresser la technique, mais n’ont pas produit les résultats escomptés. Ainsi, des optimisations restent à apporter afin que la méthode soit un succès. En effet, l’hypothèse principale quant à ces insuccès est liée à une surface d’échanges gazeux insuffisante entraînant potentiellement une hypoxie cellulaire et une acidification du milieu de culture secondairement au dioxyde de carbone. En regard des expériences préliminaires prometteuses, de futurs essais tenant compte des recommandations présentées dans ce mémoire pourraient toutefois mener à la fabrication de substituts valvulaires adaptées aux patients pédiatriques / While 1% of children are born with a cardiac defect, valve prostheses actually available on the market do not meet their needs: oversized, non-growing, etc. The hypothesis is that it is possible to fabricate a tissue-engineered heart valve prosthesis (TEHV) with the self-assembly method adapted to the paediatric specific needs. This master level project, with the objective of improving the fabrication method, follows the work of our research group, which led to two different valve prosthesis fabrication techniques. The chosen approach consists in seeding dermal fibroblasts directly on the surface of plasma treated polycarbonate templates to ensure cell adherence, followed by maturation in a serum-free cell culture media (SFM) and a contraction phase to predetermined dimensions, allowing for a good coaptation of the leaflets. To reach this goal, four preliminary experiments were first conducted to set the ground for cell culture on 3D machined templates. They led to manipulable cell sheets on templates with a simple geometry, to increased mechanical properties due to the machined surface characteristics and the SFM, to a reduced contraction percentage and to the optimization of the plasma treatment. Subsequently, valve prosthesis fabrication assays allowed the method to progress further but did not end with the expected results. Therefore, optimizations are still required to make the method succeed. Indeed, the main hypothesis for this failure is a too small gas exchange area potentially leading to cell hypoxia and culture medium acidification secondary to carbon dioxide. Following the promising preliminary experiments, future trials considering the recommendations made in this thesis could lead to the successful fabrication of TEHV adapted to the paediatric patients.

Le réseau vasculaire est composé non seulement des vaisseaux sanguins mais aussi des vaisseaux lymphatiques. Les premiers assurent l'approvisionnement des cellules en nutriments et oxygène et la récolte de leurs déchets métaboliques tandis que les seconds collectent les fluides, macromolécules et cellules immunitaires extravasés dans les tissus interstitiels pour les ramener à la circulation sanguine. Au cours de ces travaux de recherche, nous avons mis au point un substitut cutané reconstruit par génie tissulaire, contenant un réseau sanguin fonctionnel, exempt de toute matière exogène et potentiellement autologue. Ses applications cliniques sont particulièrement prometteuses puisque l'une des raisons majeures d'échec des greffes de peau sur les patients grands brûlés par exemple est la nécrose du greffon. Au cours d'une étude in vivo, nous avons démontré que le réseau contenu dans notre substitut cutané est fonctionnel, s'inoscule en moins de quatre jours avec le réseau vasculaire de l'hôte et qu'il apporte un avantage à la néovascularisation par rapport à un substitut non microvascularisé. Un substitut cutané microvascularisé tumoral a ensuite été développé pour étudier la biologie du mélanome. Notre modèle est particulièrement pertinent et complet pour ce type d'étude puisque les cellules cancéreuses interagissent avec les trois principaux types cellulaires du derme et de l'épidémie et évoluent au sein d'une matrice extracellulaire sécrétée par ces cellules. Ainsi, il a été vérifié que les cellules cancéreuses conservent le même type de comportement, tant au niveau du potentiel invasif que du potentiel pro-angiogénique, dans notre modèle tridimensionnel de peau qu'/« situ chez les patients. Les capillaires lymphatiques fournissent une voie privilégiée pour le processus métastatique de cancers comme les mélanomes, c'est pourquoi nous travaillons à ajouter un réseau lymphatique à notre substitut cutané microvascularisé. Jusque là, nous avons démontré que les cellules endothéliales lymphatiques s'organisent spontanément en réseau dans un substitut 3D de tissu conjonctif.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / Les propriétés biomécaniques des tissus produits par génie tissulaire sont une des caractéristiques qui permet d'évaluer leur fonctionnalité. Ces propriétés peuvent dépendre, entre autres, de la méthode de fabrication utilisée lors de l'assemblage des tissus, du type de cellules utilisé lors de la reconstruction des tissus et des facteurs environnementaux cellulaires et tissulaires en présence lors de la culture des tissus. Dans le but de produire des tissus possédant des propriétés optimales pour d'éventuelles applications cliniques, il est important d'analyser et de comprendre le comportement biomécanique des tissus et de développer des méthodes de fabrication qui permettent de les produire de façon fiable et reproductible. L'objectif principal de cette thèse de doctorat était d'optimiser la fabrication des substituts vasculaires et cutanés reconstruits par la méthode d'auto-assemblage, par la compréhension de leur comportement biomécanique. Les travaux ont d'abord été dirigés vers le développement d'une nouvelle méthode de fabrication qui a permis d'augmenter l'efficacité de la production des substituts vasculaires et d'améliorer leurs propriétés mécaniques et viscoélastiques. Par la suite, des travaux ont été réalisés dans le but d'optimiser la production des substituts cutanés. Les résultats obtenus ont démontré qu'il était possible, par de nouvelles méthodes d'assemblage, d'augmenter la surface des substituts cutanés sans influencer leur structure ni leur contractilité. Un autre objectif poursuivi était de déterminer si l'utilisation de diverses sources cellulaires pouvait avoir une incidence sur les caractéristiques structurales et biomécaniques des substituts vasculaires. Ces travaux ont montré que les cellules artérielles et veineuses permettaient de produire des substituts vasculaires adéquats et que ceux produits à partir de cellules artérielles possédaient des propriétés mécaniques et élastiques supérieures à celles de tissus produits à partir de cellules veineuses. Dans le but de poursuivre l'optimisation de la fonctionnalité et des propriétés biomécaniques des tissus reconstruits, des méthodes permettant de stimuler mécaniquement les tissus pendant leur culture ont été développées. L'étude de la structure et des propriétés mécaniques des tissus résultant de cette culture dynamique a démontré une orientation axiale des composantes tissulaires, en plus d'une augmentation de la production des éléments de la matrice extracellulaire et d'une amélioration des propriétés mécaniques des tissus. En conclusion, le développement de ces nouvelles méthodes de fabrication a permis d'optimiser et de mieux définir certaines propriétés biomécaniques des substituts vasculaires et cutanés et a ainsi contribué à en améliorer leur fonctionnalité pour d'éventuelles applications cliniques.