Les cellules adhérentes, dont les cellules souches, sont très prometteuses pour de nombreuses applications dans le domaine des biotechnologies. Toutefois, leur culture représente un défi puisque les méthodes enzymatiques et mécaniques, couramment utilisées pour l’étape de détachement du support de culture, présentent des inconvénients majeurs. Le but de ce travail de thèse a été de développer un support pour la culture de cellules adhérentes permettant leur détachement par modification de la température. Pour cela, nous avons produit des échantillons thermo-associatifs de xyloglucane, un polysaccharide naturel, par réaction avec une enzyme, la ß-galactosidase. Les échantillons obtenus ont été caractérisés par rhéologie, viscosimètrie, diffusion de la lumière et chromatographie par perméation de gel. Nous nous sommes aussi intéressés à l’évaluation de méthodes de stérilisation efficaces capables de préserver les propriétés du polymère. De plus, afin de rendre ce polymère bioadhésif, nous avons étudié son activation et sa fonctionnalisation par un peptide contenant le motif arginine-glycine-aspartate (RGD). Nous avons montré que des cellules modèles A375 surexprimant le récepteur pour le RGD sont capables d’adhérer et de proliférer à 37°C sur des films formés à partir de xyloglucane modifié par du RGD. Leur détachement est possible à température ambiante. L'utilisation de ce nouveau support pour la culture de cellules souches embryonnaires humaines, la production d’un système pour la libération contrôlée de facteurs de croissance ainsi que la conception de billes de taille micrométrique à base de xyloglucane font partie des perspectives de cette thèse. / Adherent cells, including stem cells, hold great promise for many applications in biotechnology. However, cell detachment from standard culture surfaces remains a challenging task since both commonly used enzymatic and mechanical methods have major drawbacks. The aim of my PhD work was to develop a thermoresponsive culture surface supporting cell attachment and survival while enabling a temperature-assisted cell detachment. In order to achieve this goal, thermoresponsive xyloglucan was initially produced by partial galactose removal after reaction with the β-galactosidase enzyme. Samples were characterized by rheology, viscosimetry, light scattering analysis and size-exclusion chromatography. We were also interested in evaluating sterilization methods and their effect on the properties of the polymer. Additionally, in order to obtain a bioadhesive polymer from partially degalactosylated xyloglucan, we studied its functionalization with a peptide containing the arginine-glycine-aspartate (RGD) groupment motif. We have shown that A375 model cells overexpressing the RGD receptor were able to adhere and proliferate at 37 °C on xyloglucan-derived films grafted with RGD and their detachment at room temperature was also demonstrated. The culture of human embryonic stem cells, as well as the introduction of a controlled release system for growth factors and the development of thermoresponsive beads for cell culture comprise the perspectives of this thesis.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Le réseau xyloglucanes-cellulose est la structure portante de la paroi primaire des cellules végétales chez les plantes supérieures. Les interactions entre ces deux polysaccharides ont été examinées lors de travaux antérieurs, mais le manque de substrats parfaitement caractérisés limite ces études. La préparation d'une gamme de xylogluco-oligosaccharides branchés complexes par synthèse chimio-enzymatique, utilisant la glycosynthase Cel7B E197A, associée à des xyloglucanes naturels obtenus par extraction et hydrolyse enzymatique, a permis l'étude de l'influence de nombreuses caractéristiques structurales de ces hémicelluloses, sur leur capacité d'interaction avec la cellulose. Afin d'évaluer l'impact de ces paramètres, plusieurs techniques ont été mise en oeuvre. La détermination d'isothermes d'adsorption a illustré une amélioration de la capacité d'adsorption par augmentation de la masse molaire et une taille critique, à partir de laquelle l'adsorption est significative. Les résidus galactosyle et xylosyle n'ont pas montré de conséquences majeures sur ces interactions contrairement aux résidus fucosyle qui semblent favorables, bien que la variation de répartition des ramifications puisse également être en jeu. La titration calorimétrique isotherme a montré la présence de deux types de sites identifiés comme : (i) site de surface exothermique et (ii) site endothermique localisé au niveau des rainures de la cellulose, dans le cas des substrats de faible masse molaire ou à l'auto-association dans le cas des xyloglucanes natifs. Enfin, une analyse RMN du solide de composites xyloglucanes-cellulose de contraste isotopique variable a mis en évidence la conservation de la grande mobilité des chaînes latérales après adsorption ainsi qu'une absence de modification conformationnelle des signaux relatifs aux chaînes de surface de la cellulose.