– 3D-MIGMAG

1-Contexte scientifique et objectifs du projet : L'objectif est de développer une nouvelle méthode physique basée sur l'attraction magnétique pour améliorer les méthodes d'ingénierie tissulaire et de thérapie cellulaire. Une des approches de l'ingénierie tissulaire consiste à ensemencer des cellules d'intérêt thérapeutique dans une matrice tridimensionnelle biodégradable, dans laquelle les cellules vont s'organiser en une structure tissulaire, via des processus d'adhésion, de prolifération, de migration et de synthèse de matrice extracellulaire. Ces matrices cellularisées sont alors implantées in vivo à des fins thérapeutiques. La cellularisation d'une matrice implantée ou d'un tissu lésé peut également avoir lieu directement in vivo. Les premières étapes du procédé ensemencement des cellules, adhésion et migration dans la matrice 3D sont déterminantes pour la construction de la structure, mais restent difficiles à réaliser. Nous proposons d'utiliser une force magnétique sur des cellules marquées par des nanoparticules magnétiques pour attirer ces cellules et favoriser leur implantation dans l'environnement ciblé. 2-Description du projet, méthodologie : Des résultats préliminaires de différents partenaires ont montré : - qu'un marquage non toxique et sans conséquence sur les fonctionnalités cellulaires pouvait être réalisé à l'aide de nanoparticules magnétiques anioniques sur différents types cellulaires. - que ce marquage magnétique permettait un suivi non invasif par IRM de la migration cellulaire chez l'animal vivant. - qu'une force magnétique était capable de dévier les trajectoires de cellules circulantes et de modifier les processus de migration de cellules adhérant sur un substrat 2D. - que la synthèse de nouveaux biopolymères synthétiques permettait de moduler l'architecture et la cellularisation de biomatériaux implantables. Nous souhaitons tester le concept de guidage magnétique pendant les deux étapes de la cellularisation - ensemencement et colonisation - dans des matrices 3D d'architecture contrôlée (porosité, rigidité ...), à l'aide d'aimants externes ou internes à la matrice. Ce projet comprend, d'une part, une partie fondamentale sur l'adhésion et la migration cellulaire dans un environnement 3D avec un nouveau paramètre de contrôle la force magnétique et d'autre part, un aspect applicatif exploitant l'attraction magnétique des cellules pour l'ingénierie tissulaire et la thérapie cellulaire. Des développements originaux en chimie porteront - sur la synthèse de matrices 3D cellularisables et leur utilisation en tant que substituts de vaisseaux, - sur la réalisation de matrices magnétisables. Des techniques de suivi cellulaire dans un environnement 3D (IRM, imagerie optique) seront développées in vitro et in vivo. Enfin les prothèses vasculaires magnétiques seront évaluées in vivo sur des modèles animaux. 3-Résultats attendus : Nous cherchons à mettre en œuvre un réseau de 3 partenaires CNRS et Inserm pour : - réaliser une synergie de compétences en recherche fondamentale et technologique (chimie, physique, biologie, ingénierie) et pratique médicale (cardiologie, radiologie), - aborder l'étude fondamentale des processus complexes d'adhésion et de migration cellulaire et de guidage magnétique dans des échafaudages 3D à l'aide de méthodes complémentaires d'analyse, - développer des méthodes de vectorisation magnétique in vitro et in vivo pour des applications en thérapie cellulaire. Le domaine applicatif médical principal s'adresse aux pathologies cardiovasculaires, mais les concepts, outils et connaissances développés dans ce programme seront applicables à d'autres types de thérapies cellulaires. Les retombés de ce projet concernent : - le développement de technologies innovantes : nanoparticules magnétiques fonctionnalisées pour la thérapie et l'imagerie médicale, matrices magnétiques et biomatériaux cellularisables, prothèses vasculaires pour la thérapie cellulaire. - le développement de no...