Développement de biomatériaux bio- activés et fonctionnalisés par des domaines de la Fibronectine humaine

La bio ingénierie des motifs biomimétiques délivrant des signaux spécifiques qui dirigent la fonction cellulaire, en particulier l'adhésion cellulaire médiée par les intégrines, est apparue comme une approche prometteuse pour améliorer les propriétés biologiques des biomatériaux pour l'ingénierie tissulaire et la médecine régénérative. En effet, les biomatériaux osseux et articulaires prennent une importance croissante dans le traitement des maladies de plusieurs maladies et dans le développement des stratégies de l'ingénierie tissulaire. Cependant ils présentent encore de nombreux défis notamment leur bio-intégration. Ces limites sont la résultante de faibles interactions entre la surface de biomatériau implanté et le tissu de l’hôte. Ainsi, le développement de nouveaux traitements de surface pour augmenter les propriétés d'ostéointégration des implants sur le long terme occupe une place importante dans les recherches gravitant autour des biomatériaux. Certaines stratégies consistent à immobiliser des biomolécules, telles que des peptides et des protéines de la matrice extracellulaire (MEC), dans le but de créer les interactions désirées avec les protéines d'adhérence cellulaire. Les travaux de cette thèse ont permis le développement de biomatériaux fonctionnalisés par des chimères protéiques comportant des domaines de la fibronectine humaine, une glycoprotéine de la MEC dont la capacité à favoriser l'adhésion des cellules a été largement décrite. La stratégie d'élaboration de ces biomatériaux de nouvelle génération est l'adsorption de ces chimères protéiques à leur surface, accélérant la reconnaissance spécifique des matériaux par les récepteurs cellulaires, permettant leur adhésion de manière sélective et augmentant ainsi les interactions entre le biomatériau et l'organe cible. La première partie de ce travail a porté sur le développement d'un procédé optimisé de production des domaines 9 et 10 de la fibronectine type III (FNIII9/10), impliqués dans l'adhésion cellulaire médié par les intégrines. Plusieurs paramètres ont été étudiés afin d'atteindre des niveaux élevés d'expression de FNIII9-10 sous forme soluble ; souche, paramètres d'induction (température d'induction et concentration d'inducteur), agent solubilisant et milieux de culture. Ces travaux ont permis un scale-up des cultures bactériennes en fermenteur. Les fonctions biologiques du fragment produit ont été validées par des tests biochimiques et d'adhésion cellulaire. Ensuite, une matrice adhésive a été conçue par bio fonctionnalisation d'un biomatériau pour la reconstruction osseuses, le poly(e-caprolactone uréthane) (PCLU), par le fragment FNIII9/10 produit. L'adsorption de cette protéine chimérique sur le PCLU a également été étudié et une validation in vitro de cette bio-activation a montré que l'échafaudage construit est un bon support pour l'adhésion et la prolifération cellulaire.  Le design, le clonage et la production de chimères protéiques impliquant d'autres domaines de la fibronectine humaine qui engagent les intégrines ainsi que d'autre éléments de la MEC ont été réalisé et les résultats préliminaires sont encourageantes et offrent d'intéressantes perspectives.