| Mise au point et développement de modèles hépatiques complexes par bio-impression 3D (Implementation and development of complex liver models by 3D bioprinting) Cuvellier, Marie - (2020-01-09) / Universite de Rennes 1 - Mise au point et développement de modèles hépatiques complexes par bio-impression 3D
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Langue : Français, Anglais Directeur(s) de thèse: Baffet, Georges Discipline : Biologie cellulaire, biologie du développement Laboratoire : IRSET Ecole Doctorale : Biologie-Santé Classification : Sciences de la vie, biologie, biochimie Mots-clés : Bio-impression 3D, gélatine méthacrylée, hépatocytes humains primaires, HepaRG
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Résumé : Notre objectif a été de mettre au point et de développer une méthode de bio-impression 3D de modèles hépatiques mono et pluricellulaires. Cette technique d'ingénierie tissulaire a été mise en place au sein de l'IRSET à l’aide une imprimante 3D par extrusion Allevi 2. La première partie du travail de thèse a consisté à mettre au point le processus d'impression 3D, de sélectionner une bio-encre imprimable issue d'hydrogels naturels, la gélatine méthacrylée (GelMA), et de déterminer les paramètres d'utilisation permettant une biocompatibilité optimale avec les cellules hépatocytaires. L'intérêt de cette biotechnologie a ensuite été démontré par l'impression dans cette matrice de cellules issues de la lignée HepaRG, capables de survivre, de proliférer et de se différencier spontanément dans les structures 3D. Dans ces mêmes conditions, les hépatocytes humains primaires s'organisent en sphéroïdes polarisés, prolifèrent et expriment des fonctions et activités hépatiques hautement différenciées pendant plusieurs semaines de culture. Ces modèles démontrent la pertinence de l'utilisation des modèles hépatiques bio-imprimés en GelMA pour les études du métabolisme des xénobiotiques et d'hépatotoxicité et génotoxicité induites par des molécules exogènes à des concentrations aigües et chroniques. Enfin, la bio-impression de co-cultures de cellules HepaRG, de cellules étoilées et de cellules endothéliales a confirmé l’intérêt de cette technique pour l'établissement de modèles physiopathologiques de développement de la fibrose hépatique in vitro. Abstract : Our aim was to set up and develop a 3D bioprinting method for mono and multicellular liver models. This tissue engineering technique was set up within the IRSET using an Allevi 2 extrusion 3D printer. The first part of the thesis work involved developing the 3D printing process, selecting a printable bio-ink from natural hydrogels, methacrylated gelatin (GelMA), and to determine the parameters of use allowing an optimal biocompatibility with the hepatocyte cells. The interest of this biotechnology was then demonstrated by the printing in this matrix of cells from the HepaRG cell line, able to survive, to proliferate and to differentiate spontaneously in 3D structures Under these same conditions, primary human hepatocytes organize themselves into polarized spheroids, proliferate and express highly differentiated liver functions and activities for several weeks of culture. These models demonstrate the relevance of the use of bioprinted liver models in GelMA for studies of xenobiotic metabolism and hepatotoxicity and genotoxicity induced by molecules at acute and chronic concentrations. Finally, the bio-printing of co-cultures of HepaRG cells, stellate cells and endothelial cells confirmed the interest of this technique for the establishment of physiopathological models for the development of hepatic fibrosis in vitro. | |||