Tissue Engineering of the Myotendinous Junction

Ingénierie tissulaire de la jonction myotendineuse Cette thèse s'inscrit dans le cadre du programme Ibio pour la recherche interdisciplinaire, combinant l'expertise de deux laboratoires : le Laboratoire de Biologie du Développement (LBD-IBPS) de Sorbonne Université et le Laboratoire de BioMécanique et BioIngénierie (BMBI) de l'Université de Technologie de Compiègne.La jonction myotendineuse (MTJ) est un composant majeur du système musculosquelettique, à l'interface du muscle et du tendon. Les forces générées par les contractions musculaires sont transmises par les tendons aux os permettant le déplacement du corps. Bien que son rôle soit défini, les connaissances liées à sa formation sont peu étudiées et par conséquent peu comprises. L'objectif de ma thèse était de mieux comprendre comment cette interface se forme en construisant des modèles in vitro de la jonction. Pour ce faire, j'ai développé des modèles 2D et 3D de l'interface muscle/tendon, dans des conditions statiques et dynamiques à partir de myoblastes de caille et des fibroblastes de poule dont les noyaux respectifs peuvent se distinguer indépendamment de leur statut de différenciation.Nous avons tout d'abord étudié l'importance de l'hétérogénéité des noyaux du fibres musculaires décris dans les membres pendant le développement embryonnaire. Nous avons évalué l'impact des forces mécaniques et d'un environnement 3D sur le maintien de cette hétérogénéité moléculaire et cellulaire en réalisant des expériences de coculture 2D en boîte de culture et des expériences d'immobilisation sur embryon de poule. La culture 2D nous permet de dissocier les processus autonomes de l'environnement 3D de l'embryon. Nous avons mis en évidence que la régionalisation de l'hétérogénéité cellulaire aux extrémités des fibres est perdue en culture et sur embryon paralysé. Nous avons aussi montré que la signature moléculaire des gènes de la jonction sont perdus dans les cultures 2D et dans les embryons immobilisés. Ceci démontre que les forces mécaniques sont nécessaires pour activer l'expression de marqueurs de la jonction. Finalement, nous avons identifié que l'expression des gènes impliqués dans la fabrication des fibres musculaires et dans l'attachement des myotubes est maintenue. De ces expériences, nous pouvons déduire si le gène qui est exprimé intervient dans l'attachement des myotubes ou bien dans la production d'une matrice bénéfique à la formation d'une interface muscle/tendon.Dans un second temps, j'ai pu développer un modèle 2D de l'interface muscle/tendon à partir de biomatériaux électrofilés. Les expériences de cocultures sont réalisées sur des matériaux non tissé de PCL (Poly-e-caprolactone) avec des canaux de PEG (Poly-ethyleneglycol) photolithographiés à la surface du matériau pour orienter la culture cellulaire. L'impact de la topographie locale et globale sur la différenciation musculaire et tendineuse, et sur la formation d'une interface muscle/tendon est étudié. Un protocole de test mécanique tenant compte du développement embryonnaire est également développé et la réponse suite à ce test mécanique sur la formation d'une interface muscle/tendon est évaluée.J'ai finalisé ce projet de thèse par le développement d'une interface muscle/tendon 3D alliant la technologie Flexcell et généré des constructions 3D de myoblastes et fibroblastes dans un hydrogel de collagène pur en condition statique. L'expression des marqueurs de la jonction et le comportement cellulaire (orientation des cellules) est étudié au cours du temps.Ce travail permet d'apporter un nouveau regard sur les comportement moléculaires, cellulaires et physiques régulant la formation de la MTJ.