Micro-tissage 3D de nanofibres par électrospinning. Conception et fabrication de nouvelles biopuces nano-structurées pour l’ingénierie tissulaire. – NeoTissage

Contexte: Depuis des décennies, le traitement des pathologies osseuses est un défi dû à la difficulté qu’à l'os à s’auto-réparer en cas de maladies. Aucune thérapie efficace n’est actuellement disponible et les patients sont souvent traités par implantation d’une jonction artificielle passive par voie chirurgicale.
Ainsi, l’ingénierie tissulaire appliquée à la régénération osseuse apparaît comme une alternative prometteuse. Le principe de cette méthode repose sur la promotion de la croissance cellulaire sur un matériau bio-inspiré 3D (le « scaffold »). Dans cette approche, la morphologie du scaffold joue un rôle clef puisqu’elle doit permettre l’adhésion et la prolifération cellulaire, permettant ainsi la synthèse de la matrice extracellulaire. Cependant, l’effet de la morphologie du biomatériau sur l’efficacité de la construction des tissus n’est aujourd’hui pas encore bien compris. Une telle étude nécessite une stratégie expérimentale basée sur l’utilisation de biopuces permettant de tester un très grande nombre de morphologies fibreuses.

Objectifs: Pour répondre à cette question, nous proposons de développer des biopuces originales permettant le criblage de matériaux nano-fibreux bio-inspirés pour l’ingénierie tissulaire. En effet, une biopuce est une matrice pouvant contenir plusieurs centaines de puits à l’intérieur desquels il est possible de faire une expérience individuelle de culture cellulaire. Des techniques originales utilisant le procédé d’electrospinning seront explorées afin d’élaborer de telles matrices pour lesquelles chaque puits possède sa propre composition et morphologie nano-fibreuse.

Methodologie et résultats attendus:
Le projet présente un caractère multidisciplinaire fort. Grâce à l’expertise et la complémentarité des partenaires, nous proposons le découpage suivant :
WP1: Electrospinning pour l’élaboration de biopuces.
Développement et étude de procédés originaux d’electrospinning permettant un « tissage » contrôlé de nanofibres aux échelles micrométriques. Des nanofibres avec un diamètre allant de quelques centaines de nm à quelques dizaines de nm seront élaborées. Des simulations numériques nous aideront à comprendre et à optimiser la formation des scaffolds tissés durant l’electrospinning. Finalement, des microstructures d’hydrogel seront fabriquées par photolithographie sur les scaffolds nous permettant l’élaboration des biopuces pour l’ingénierie tissulaire.
Finally, hydrogel microstructures on scaffolds elaborated by photolithography will allow us to obtain biochips for tissue engineering.
WP2: Analyse statistique morphologique et régression.
Ce paquet concerne le développement de nouveaux outils statistiques pour extraire des informations fiables, précises et significatives à partir des images MEB en niveaux de gris des scaffolds nano-fibreux dans le but d’identifier et quantifier l’influence des paramètres matériaux et procédé sur la morphologie des scaffolds et des fibres.
WP3: Biopuces pour la régénération osseuse.
Dans ce paquet, nous appliquerons les biopuces pour des expériences de régénération osseuse afin d’étudier les relations entre la morphologie, la composition des scaffolds nano-fibreux et les propriétés biologiques telles que adhésion et la prolifération des ostéoblastes ainsi que l’induction osseuse.

En conclusion, « NeoTissage » à la fois innovant et pertinent tant pour ses aspects scientifiques et techniques (i.e. electrospinning) que pour ses applications (i.e. biopuces). L’approche transversale de "NeoTissage" permet aux partenaires d’intégrer le projet dans leur stratégie scientifique. De plus, les techniques étudiées serviront comme nouvelle plateforme pour le développement de nouveaux matériaux nanofibreux pour divers champs d’application. Finalement, nous sommes certains que le projet « NeoTissage » assurera l’établissement d’une collaboration fructueuse entre les différents partenaires impliqués afin de développer des biomatériaux innovants.