Modèle in vitro de cicatrisation osseuse : effet conjugué de la charge mécanique cyclique et de la perfusion sur la différenciation de sphéroïdes en organoïdes osseux cultivées au sein d'une matrice d'hydrogel // In vitro model of bone healing: combined e

Une voie prometteuse, alternative à la greffe osseuse autologue, consiste à utiliser des hydrogels poreux hébergeant des organoïdes. Les organoïdes osseux sont des structures tridimensionnelles dérivées de cellules souches ou de cellules différenciées qui s'autoorganisent à travers les interactions cellule-cellule et cellules-matrice cellulaire pour récapituler les aspects de l'architecture osseuse native et fonctionner in vitro. Pour en évaluer la capacité à promouvoir la formation osseuse, les biomatériaux cellularisés doivent être implanté chez l'animal. Cependant, en septembre 2021, le Parlement européen a approuvé à une quasi-unanimité une résolution en faveur de mesures visant à accélérer le passage à une innovation sans recours aux animaux dans la recherche, les tests réglementaires et l'enseignement. Autrement dit, ce texte appelle à mettre fin à l'expérimentation animale dans l'Union Européenne. Il apparaît donc nécessaire de proposer des modèles expérimentaux alternatifs caractérisés expérimentalement et numériquement capable de recréer in vitro les conditions rencontrées in vivo, imitant l'environnement mécanique et biochimique lors de la cicatrisation osseuse. Dans ce contexte, la mise en place d'un nouveau modèle expérimentale in vitro reproduisant le chargement physiologique d'un os in vivo à l'aide d'un bioréacteur permettant la compression mécanique cyclique d'un hydrogel naturel microporeux offrant à des organoïdes osseux un microenvironnement proche de celui rencontré dans les premiers jours de la cicatrisation osseuse, nous parait pertinente.
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A promising approach, as an alternative to autologous bone grafts, involves using porous hydrogels hosting organoids. Bone organoids are three-dimensional structures derived from stem cells or differentiated cells that self-organize through cell-cell and cell-matrix interactions to recapitulate aspects of native bone architecture and function in vitro. To assess their ability to promote bone formation, cellularized biomaterials must be implanted in animals. However, in September 2021, the European Parliament approved, by near unanimity, a resolution supporting measures aimed at accelerating the transition to animal-free innovation in research, regulatory testing, and education. In other words, this text calls for the end of animal experimentation in the European Union. Therefore, it is necessary to propose alternative experimental models, both experimentally and numerically characterized, capable of recreating in vitro the conditions encountered in vivo, mimicking the mechanical and biochemical environment during bone healing. In this context, the establishment of a new in vitro experimental model reproducing the physiological loading of bone in vivo using a bioreactor for the cyclic mechanical compression of a natural microporous hydrogel, providing bone organoids with a microenvironment similar to that encountered in the early stages of bone healing, seems highly relevant.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Contrats ED : Programme blanc GS-SIS

Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes

579 Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences

Formation en génie biologique, génie biomédicale, biomatériaux ou génie des procédés ; bases en mécanique et phénomènes de transport souhaités (mécanique des fluides et transferts de matière) ; goût pour l'expérimentation et/ou la modélisation.
Training in biological engineering, biomedical engineering, biomaterials or process engineering; basics in mechanics and desired transport phenomena (fluid mechanics and material transfer); taste for experimentation and/or modeling.