Conception synthèse de surfaces nanostructurées et/ou fonctionnalisées par des nanoparticules comme système de ciblage cellulaire

Guillaume Forget

Description

Sous la direction de Marie-Christine Durrieu, Laurent Latxague
Thèse soutenue le 02 février 2009: Bordeaux 1
La biocompatibilité d'un implant est principalement contrôlée par l'interface entre le biomatériau et le tissu environnant. Afin de contrôler cette interaction et de favoriser l'adhésion des cellules sur l'implant, nous avons créé à la surface d'alliages de titane des domaines nanométriques concentrés en séquence Arginine-Glycine-Acide Aspartique (RGD) reconnue pour ses propriétés adhésives. Après avoir modifié la chimie de surface par un agent de liaison aminosilane, nous avons utilisé les méthodes de synthèse de dendrimères ou liés des nanoparticules à l'aminosilane afin de démultiplier le nombre de amines primaires par site. Ces amines primaires étant ensuite utilisées pour attacher la séquence RGD à la surface du matériau. L'adhésion d'ostéoblastes sur les matériaux préparés a été étudié par acoustique picoseconde.
-Biomatériau
-Titane
-Silane
-Nanodomaines
-Adhésion cellulaire
-Nanoparticules
-Hydrosilylation
-Romp
-Biocapteur
-Acoustique picoseconde
-Xps
-Aptes
Abstract
Source: http://www.theses.fr/2009BOR13768/document

Sujets

• Biomatériau
• Titane
• Adhésion cellulaire
• Nanoparticule
• Hydrosilylation
• Technique acoustique picoseconde

Informations

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• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 3 Mo

Extrait

N° d’ordre : 3768







THÈSE

PRÉSENTÉE A

L’UNIVERSITÉ BORDEAUX 1

ÉCOLE DOCTORALE DES SCIENCES CHIMIQUES
Par Guillaume, FORGET
Ingénieur ESPCI

POUR OBTENIR LE GRADE DE

DOCTEUR

SPÉCIALITÉ : Polymères
_____________________________
CONCEPTION ET SYNTHESE DE SURFACES NANOSTRUCTUREES
ET/OU FONCTIONNALISEES PAR DES NANOPARTICULES COMME
SYSTEME DE CIBLAGE CELLULAIRE
_____________________________
Directeurs de recherche : Marie-Christine DURRIEU, Laurent LATXAGUE

Soutenue le : 09 février 2009

Devant la commission d’examen formée de :
M. HILDEBRAND H. F. Professeur, Université de Lille Rapporteur
M. JARRY C. Professeur, Université Bordeaux 2 Rapporteur
M. AUDOUIN B. Professeur, Université Bordeaux 1 Examinateur
Mme BAREILLE R. Ingénieur de recherche, INSERM Examinatrice
Mme DURAND M. Chef de projet, CICIT 0802 « biomatériaux » Examinatrice
Mme HEROGUEZ V. Directrice de recherche, Université Bordeaux 1 Présidente


-2009-

1
"Le véritable héros n'est pas celui qui ne tombe jamais, c'est celui qui se relève toujours."


2 Remerciements

Tout d'abord, merci au professeur Hildebrand pour avoir accepté de rapporter cette
thèse. Je considère qu'il s'agit de la personne la plus adaptée à juger ce travail et suis
particulièrement heureux de pouvoir rajouter son nom à mon jury.
Merci aussi au professeur Jarry pour avoir jugé la composante très présente de chimie
organique, ma bête noire. Je n'avais pas le plaisir de le connaître et j'ai été très agréablement
surpris.

Ensuite, je souhaite remercier le professeur Audouin, Reine Bareille et Marlène
Durand pour avoir accepté de me juger dans leurs domaines respectifs et pour s'être immergés
dans la chimie de surface pour ma soutenance.

Je souhaite aussi remercier Valérie Héroguez pour m'avoir accueilli, conseillé, formé
au LCPO. Ses conseils et corrections m'ont été d'un grand secours. C’est un grand plaisir pour
moi de pouvoir de pouvoir la compter dans mon jury.

Un grand merci aussi à Laurent Latxague pour m'avoir encadré sur la chimie
organique et apporté son expertise.
Enfin, merci à Marie-Christine Durrieu, sans elle, je doute que ce travail n'ait pu
aboutir. Ses qualités humaines tant scientifiques m'ont été d'une grande aide. Je doute pouvoir
retrouver par la suite un encadrement aussi formidable et disponible.

J'adresse aussi mes sincères remerciements au Professeur Barritault pour m'avoir
dirigé vers cette thèse et au professeur Bordenave pour m'avoir accueilli au laboratoire.
Merci aussi aux personnes qui ont donné un peu de leur temps à m'aider, me
conseiller, me former, etc. A savoir Cédric et Anne Claire pour le LCPO, Christine pour ce
qui est de l'ICMCB, Christel pour le temps colossal qu’elle a passé à préparer des matériaux,
Fabien pour toutes ses bonnes remarques et projets, Célia et Carole pour avoir tant contribué à
ce travail et Patrick, le rayon de soleil du laboratoire.

3 Un remerciement spécialement pour mes collègues de bureau: Charlotte, Fanny et
Maritie. Ce fut un plaisir de cohabiter dans ce bureau.
Il me faut adresser aussi un remerciement tout particulier à Céline (la future maman !)
pour m'avoir supporté pendant près de 3 ans. Bonne continuation à toi !

Mais un travail de thèse, c'est aussi une aventure humaine, il faut pour cela remercier
tout mes bons amis qui ont toujours été là quand j'en ai eu besoin. Dans le désordre: Olivier
"Koubi", Willy, Jérome "Plim", Pierre, Romain et son mauvais esprit, Marie et Arnaud, Paul,
Barney le basque, JC, LO, Manu et Gwen et Hugo, Klod, Laeti, Yok (le p'tit), Lucille, Julien,
le vieux Laurent, le jeune Gautier, le grand Sylvain, le gros aussi, Charles, Gaetan, Tom (qui
ne se trompe jamais), Mickaël, Antoine "foufoune", Sev', Fabio, les Bens (pas l'oncle, mais
Soso et Lolo), Amandine, Jean-Yves, Marco et ses ami(e)s espagnol(e)s, PYT, Seb, PiPa,
Anne-Cécile et ses bons conseils, Carole et ses petits plats. Sans oublier ce bon vieux Jacky !

Merci enfin à ma famille, mes parents, mes frères et à tout ceux que j'ai oublié dans
ces remerciements.

4 Sommaire
Abréviations ................................................................................................................. 10
Introduction ................................................................................................................. 12
Partie I: Ingénierie tissulaire du tissu osseux....................................................... 17
1. Morphologie, croissance et remaniement du tissu osseux......................................17
1.1 L’homéostasie de l’os, les mécanismes de régénération ...................................................... 18
2. La bio ingénierie de la régénération osseuse...........................................................20
2.1 L’autogreffe osseuse ............................................................................................................. 21
2.2 Les matériaux biomimétiques ............................................................................................... 21
3. Les matériaux biomimétiques pour l’ingénierie tissulaire ....................................23
3.1 Les mécanismes de l’adhésion cellulaire.............................................................................. 23
3.2 Influence de la physico-chimie de surface sur l’adhésion cellulaire .................................... 27
3.2.1 Influence de la porosité ................................................................................................. 27
3.2.2 Influence de la rugosité ................................................................................................. 28
3.2.3 Influence de la physico-chimie de la surface ................................................................ 29
3.3 Choix de la fonctionnalité..................................................................................................... 29
3.3.1 Le peptide RGD ............................................................................................................ 30
3.3.2 Mimes de l’héparine...................................................................................................... 32
3.3.3 Les facteurs de croissance............................................................................................. 33
3.4 La microstructuration de surface .......................................................................................... 34
3.4.1 La lithographie optique ................................................................................................. 35
3.4.2 La lithographie molle .................................................................................................... 37
3.4.3 Matrix-Assisted Pulsed Laser Evaporation - Direct Writing (MAPLE-DW)............... 40
3.4.4 La nano-structuration .................................................................................................... 41
3.5 La multifonctionnalisation : un intérêt ?............................................................................... 43
Partie II: Etude de la silanisation de surfaces de titane ........................................ 45
1. Etat de l’art...............................................................................................................45
1.1 Adsorption physique ............................................................................................................. 45
1.2 Dépôt par la technique de Langmuir-Blodgett...................................................................... 46
1.3 Les monocouches auto-assemblées (SAMs)......................................................................... 48
1.4 Liaisons covalentes ............................................................................................................... 49
1.5 La silanisation des surfaces de titanes .................................................................................. 49
1.5.1 Réaction en milieu aqueux ............................................................................................ 52
1.5.2 Réaction avec un solvant anhydre................................................................................. 53
5 2. Résultats : La silanisation de la surface de titane...................................................53
2.1 Choix du matériau................................................................................................................. 53
2.2 Préparation du matériau avant silanisation .........................