Lors de maladies cardiovasculaires avancées, telle que l’athérosclérose, les patients doivent subir une chirurgie, plus précisément un pontage artériel, afin de rétablir le flux sanguin. Cette opération consiste à remplacer l’artère malade, obstruée par des dépôts, par un substitut. Cependant, des complications post-implantation telles que la thrombose et l’hyperplasie intimale, subsistent et entrainent l’échec de la greffe vasculaire Pour palier à ce problème, l’approche proposée serait d’avoir une endothélialisation rapide du substitut vasculaire. Pour ce faire, la méthode proposée dans cette thèse est d’enrichir les substituts vasculaires avec une molécule pro-endothélialisation et de valider par la suite leurs propriétés biologiques. La pléiotrophine (PTN), une cytokine de croissance / différenciation, a été spécifiquement choisie dans ce travail, car elle est décrite comme un puissant facteur pro-angiogénique. Cependant, ses effets réels sur l'endothélialisation ne sont pas encore complètement connus. Aussi, afin d’avoir un effet efficace et à long terme, il apparait crucial de rechercher le meilleur moyen d’obtenir un substitut chargé en PTN, tout en conservant et maximisant son activité biologique. Les systèmes d'administration de médicaments à base de polymères naturels représentent une option intéressante pour une telle application. De plus, les gels de collagène de type 1 sont couramment utilisés comme échafaudages pour l'ingénierie des tissus vasculaires et pour le développement de systèmes à libération contrôlée grâce à leurs propriétés biologiques favorables. Pour mieux contrôler la libération de PTN, des interactions spécifiques non covalentes peuvent être utilisées pour stabiliser et immobiliser des médicaments dans l’échafaudage de collagène, grâce à l’utilisation d’agents de liaison. L'héparine apparait comme molécule de liaison idéale, déjà largement utilisée dans la formulation de systèmes d'administration de médicaments, en raison de sa capacité à séquestrer, à stabiliser et à protéger les facteurs de croissance et les cytokines. En se basant sur les travaux précédents du Laboratoire des Biomatériaux et de la Bioingénierie de l'Université Laval, l'objectif de ce travail était donc de développer un système de libération contrôlée de PTN à base de gels de collagène de type I modifiés par l'héparine. Dans un premier temps, les effets de la PTN sur la viabilité et la capacité de migration des cellules endothéliales ont été étudiés, et seront comparés aux effets de ceux du facteur 1, dérivé du stroma (SDF-1), facteur d’endothélialisation couramment utilisé lors de greffes vasculaires. Ensuite, un gel de collagène de type I a été utilisé comme échafaudage pour le développement d’un système à libération contrôlée pour la PTN. Pour augmenter son interaction avec le gel et prolonger sa libération dans le temps, de l'héparine en solution a été ajoutée à la formulation de gel standard. Des évaluations mécaniques et structurelles ont été ensuite réalisées afin d’évaluer les effets de l'addition d'héparine sur les propriétés du gel de collagène. La PTN libérée à partir des gels de collagène modifiés par l'héparine a été d’abord quantifiée puis son effet sur la viabilité des cellules endothéliales et des cellules musculaires lisses a été évalué. Enfin, des tests d'hémocompatibilité ont été effectués pour analyser les effets combinés de l'héparine et PTN sur les propriétés thrombogènes des gels de collagène. / Arterial bypass graft is the primary therapy for patients with advanced vascular occlusion diseases such as atherosclerosis. Post-implantation vascular graft failure is mainly caused by in-graft thrombosis and intimal hyperplasia. A fast endothelialization has the benefit of reducing these adverse events. Grafts enrichment with pro-endothelialization molecule has been proposed as an effective solution. Pleiotrophin (PTN) is a growth/differentiation cytokine that has been described as a potent pro-angiogenic factor. However, its proendothelialization effects have not been fully explored, and efficient ways to deliver PTN for graft enrichments have to be studied. Natural polymer-based drug delivery systems represent an interesting option for such an application. Type 1 collagen gels are commonly used as scaffolds for vascular tissue engineering and for the development of controlled release systems thanks to their favorable biological properties. To better control the release of PTN, specific non-covalent interactions can be used to stabilize and immobilize drugs within the collagen scaffold, through the use of binding agents. Heparin has been widely used in the formulation of drug delivery systems due to its ability to sequester, stabilize and protect growth factors and cytokines. Based on previous work of the Laboratory for Biomaterials and Bioengineering at Laval University, the objective of this work was to develop a controlled release system for PTN based on a heparin-modified Type I collagen gels. At first, the effects of PTN on the viability and migration ability of endothelial cells have been studied by comparing them with the effects exerted by stromal derived factor 1 (SDF1), a known pro-endothelialization factor already used for vascular graft enrichment. Following, a type I collagen gel was used as scaffold for the development of a controlled release system for PTN. To increase its binding to the gel and to prolong its release over time, heparin have been freely added to the standard gel formulation. Mechanical and structural assessments were performed to evaluate the effects of the addition of heparin. Quantification of the released PTN from the heparin-modified collagen gels was studied along with the effects of the released PTN on the viability of endothelial and smooth muscle cells. Finally, hemocompatibility tests have been performed to analyze the effects of the addition of both heparin and PTN on the thrombogenic properties of the collagen gels.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/66956 |
| Date | January 2019 |
| Creators | Copes, Francesco |
| Contributors | Mantovani, D., Boccafoschi, Francesca |
| Publisher | Université Laval |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | 1 ressource en ligne (xvii, 102 pages), application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, https://corpus.ulaval.ca/jspui/conditions.jsp |
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