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Poster De Conférence Année : 2023

Interest of type I collagen as an additive in an alginate-based bioink for the production of stratified cartilaginous substitutes by using 3D printing

Intérêt du collagène de type i en tant qu’additif dans une bio-encre à base d’alginate pour la production de substituts cartilagineux stratifies par impression 3D

Résumé

Le cartilage articulaire hyalin est un tissu stratifié non innervé, non vascularisé aux capacités de réparation limitées. Ainsi, la bio-impression 3D par bio-extrusion est en plein essor pour produire des substituts cartilagineux en utilisant des cellules souches mésenchymateuses (CSMs) issues de la moelle osseuse, alternative à l’utilisation de chondrocytes. De plus, la formulation de bio-encres dédiées aux différentes couches spécifiques du cartilage est un enjeu majeur dans la production de ces substituts. L’objectif de notre travail était donc d’évaluer l’intérêt de l’ajout de différentes quantités de collagène de type I, connu pour améliorer l’adhésion cellulaire et la différenciation, sur la différenciation chondrogénique des CSMs. Pour cela, après récupération et expansion, les CSMs ont été mises en suspension dans une bio-encre à base d'alginate contenant différentes quantités de collagène I soluble : 0, 0,5, 1 et 5 mg/8mL de bio-encre. Les substituts ont été produits grâce à un système d’impression 3D par bio-extrusion (4 couches successives) puis polymérisés. Ils ont ensuite été cultivés dans un milieu contrôle ou enrichi en TFG-β1 pour induire la chondrogenèse pendant 28 et 56 jours, aux termes desquels, la viabilité cellulaire (test LDH), l'expression des gènes (RT-PCRq) et la synthèse matricielle (histologie et immunohistologie) ont été évaluées. Aucune toxicité n’a été mise en évidence, avec une viabilité cellulaire supérieure à 95 % quel que soit l’encre ou les conditions de culture. Après 28 jours, les expressions des gènes montrent une différenciation chondrogénique des CSMs sous l'effet du TFG-β1. La faible quantité de 0,5 mg de collagène ajoutée favorise l'expression des marqueurs chondrogéniques, tandis que la forte quantité de 5 mg induit un profil plus ostéogénique. Au bout de 56 jours, les analyses histologiques et immunohistologiques confirment l’effet chondrogénique du TFG-β1 avec une potentialisation de la synthèse du collagène de type II engendrée par la plus faible quantité de collagène (0,5 mg). En revanche, la quantité de 5 mg de collagène induit plus de calcifications au sein des substituts. Le collagène de type I en tant qu’additif dans la bio-encre offre donc des opportunités prometteuses pour reconstruire le cartilage articulaire stratifié. En effet, la plus faible quantité de collagène ajoutée induit une synthèse matricielle cartilagineuse, apte à recréer les couches cartilagineuses superficielles, riche en collagène tandis que la quantité de 5 mg la production d'une matrice plus dédiée à la couche calcifiée.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-04120398 , version 1 (07-06-2023)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04120398 , version 1

Citer

Christel Henrionnet, Océane Messaoudi, Laurent Grossin, Didier Mainard, Laurent Galois, et al.. Interest of type I collagen as an additive in an alginate-based bioink for the production of stratified cartilaginous substitutes by using 3D printing. 23èmes Journées Françaises de Biologie des Tissus Minéralisés, May 2023, Sète, France. ⟨hal-04120398⟩
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