Projet ANR-15-CE07-0007 – NEURAXE : Gels supramoléculaires orientés pour le guidage de cellules souches neurales
Programme : Chimie Durable, produits, procédés associés (DS0304) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Madame Juliette FITREMANN (Centre National de la Recherche Scientifique/Interactions Moléculaires et Réactivité Chimique et Photochimique)
Partenaires : Laboratoire public; Laboratoire public; Laboratoire public
Montant : 412131.0 euros
Date de début : 2016
Durée : 48 mois
Résumé : Les accidents vasculaires cérébraux ou les lésions traumatiques du système nerveux conduisent à une perte importante de neurones et à des handicaps marqués. Un des défis actuels dans le domaine de l'ingénierie tissulaire consiste à réaliser des implants permettant une bonne survie des cellules neuronales implantées d'une part, et d'autre part, capables d'orienter la croissance des cellules neuronales dans une direction privilégiée, de façon à reconnecter plus efficacement les zones séparées par la lésion. L'objectif final du projet est d'injecter in vivo des hydrogels orientés chargés en cellules souches neuronales humaines et de démontrer qu'ils guident la croissance des neurones dans une direction privilégiée et améliorent la récupération des fonctions motrices, la vitesse et la qualité de la guérison.
Dans ce but, une première étape consiste à concevoir et préparer des hydrogels pour la culture cellulaire en 3D basés sur des hydrogélifiants supramoléculaires de faible masse molaire. Ces gélifiants forment par auto-assemblage des fibres qui s'enchevêtrent et qui soutiennent la formation d'hydrogels viscoélastiques. Leurs propriétés mécaniques et rhéologiques diffèrent de celles des hydrogels à base de polymère et en ce sens, peuvent mimer de plus près les propriétés de la matrice extracellulaire. Dans certains cas, ils montrent aussi une restructuration rapide du gel après cisaillement, comme peuvent le faire les matériaux "auto-cicatrisants". Pour cette raison, ils pourraient également mieux répondre aux exigences techniques dans les applications en tant que matrices injectables et ils pourraient être plus adaptés comme support de culture 3D par rapport aux gels de polymères. Comparé aux quelques rares hydrogels déjà commercialisés pour la culture cellulaire en 3D et l'injectabilité et basés sur ce type de gélifiants de faible masse molaire, qui sont des peptides très chers, un premier objectif est de concevoir et de synthétiser des gélifiants de faible masse molaire biocompatibles appartenant une autre famille de molécules. Nous déterminerons leur biocompatibilité et leurs propriétés rhéologiques, en relation avec leur utilisation en tant que matrice de culture cellulaire en 3D in vitro et en tant que matrice injectable pour l'application in vivo.
De façon à induire la croissance orientée des neurones, différentes méthodes pour orienter les fibres supramoléculaires seront mises en œuvre. L'objectif est de mieux contrôler l'auto-assemblage des molécules dissociées en fibres, de façon à obtenir des objets auto-assemblés fibrillaires mieux définis et mieux organisés entre eux, et d'obtenir plus particulièrement des fibres alignées. On mettra en œuvre des dispositifs specifiques permettant de contrôler l'alignement et les déclencheurs de la gélification.
Finalement, les gels non orientés ou orientés seront testés in vitro pour la culture de cellules nerveuses, y compris des cellules souches nerveuses humaines. La cytotoxicité, la croissance, l'adhésion et la différenciation cellulaire seront étudiées. Finalement, la capacité des gels orientés à guider la croissance de neurites dans une direction privilégiée sera estimée. La réalisation finale sera de tester, dans le cas des gels ayant donné les meilleurs résultats in vitro, s'ils peuvent être injectés et orientés in vivo. Les résultats en terme de récupération fonctionnelle et de reconstruction tissulaire seront étudiés.