Scaffolds 3D bio-inspirés pour l'ingénierie tissulaire cardiaque – MimHeart

Contexte:
L’ingénierie tissulaire est une approche permettant le remplacement/réparation de tissus vivants ou d’organes. Le principe de la méthode repose principalement sur la promotion de la croissance cellulaire sur un scaffold bio-inspiré qui mime la matrice extra-cellulaire (ECM) du tissu à réparer. La structure des organes est 3D, composite et hiérarchisée avec des dimensions caractéristiques allant du nm au mm.

Objectifs:
Le présent projet vise à développer un procédé original d’ electrospinning/electrospraying permettant l’élaboration de scaffolds 3D biomimétiques de nouvelle génération pour la régénération de tissus cardiaques combinant des propriétés mécaniques ajustées et une structure hiérarchisée bien contrôlée.

Méthodologie et résultats attendus:
Le projet présente un caractère multidisciplinaire fort. Grâce à l’expertise et à la complémentarité des partenaires, nous proposons le découpage suivant :

WP1 : Elaboration de scaffolds 3D composites microstructurés
WP1 est dédié au contrôle de la structure 3D et à l’effet de cette structure sur les propriétés biologiques in vitro. Un procédé original couplant l’electrospinning et l’electrospraying sera développé et les interactions électrostatiques conduisant à la microstructuration finale du scaffold 3D seront expliqués et optimisés grâce à l’aide de la simulation numérique. Puis, différents scaffolds 3D microstructurés seront testés et optimisés vis à vis de la régénération myocardiaque. Nous étudierons les paramètres des scaffolds 3D fonctionnels qui permettent aux cellules cardiaques ensemencées de subir une différenciation terminale avec un assemblage organotypique. Cette tâche sera considérée comme réussie si nous obtenons une matrice conduisant au développement d'un syncytium cardiaque fonctionnel à partir des cellules cardiaques ensemencées.

WP2 : Scaffold 3D microstructurés aux propriétés mécaniques améliorées
WP2 est dédié au contrôle des propriétés mécaniques du scaffold. Il a été récemment démontré que les élastomères à base de poly(glycerol sebacate) (PGS) présentent un fort potentiel pour les applications cardiaques dû à ses propriétés biocompatible/biodégradable et mécaniques qui peuvent être ajustées à celles des tissus cardiaques. Ainsi, des prépolymères de PGS de différentes masses molaires seront synthétisés. Ils seront ensuite mis en œuvre par electrospraying et/ou electrospinning avec un polymère support tel que le poly(acide lactique) favorisant la formation des fibres . Les paramètres de réticulation des PGS seront ensuite optimisés afin de moduler les propriétés mécaniques des matériaux finaux. Des scaffolds 3D biomimétiques à base de PGS seront ainsi élaborés et testés in vitro puis in vivo. Cette tâche sera considérée réussie si les scaffolds greffés améliorent les fonctions cardiaques et résultent à la formation de nouveaux tissus cardiaques.

En conclusion, « MimHeart » est à la fois innovant et pertinent tant pour ses aspects scientifiques et techniques (i.e. couplage des procédés d’electrospinning et d’electrospraying pour l’élaboration de composites microstructurés) que pour ses applications (i.e. biomatériaux pour l’ingénierie cardiaque). L’approche transversale de "MimHeart" permet aux partenaires d’intégrer le projet dans leur stratégie scientifique. De plus, les compétences acquises serviront au développement de nouveaux matériaux composites nanofibreux micro-structurés pour divers champs d’application tel que le biomédical, les capteurs ou encore les matériaux catalytiques. Finalement, nous sommes certains que le projet «MimHeart» assurera l’établissement d’une collaboration fructueuse entre les partenaires impliqués afin de développer des biomatériaux innovants.