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Caractérisation de l’adhésion cellulaire par la technique de la microbalance à quartz.

Doctorant : Delphine LE GUILLOU

Directeur de thèse : Marcel GINDRE

Sujet : Caractérisation de l’adhésion cellulaire par la technique de la microbalance à quartz.

Etablissement : Université Paris XIII

Date de soutenance : 2005

Résumé :

La technique du résonateur à quartz à onde de cisaillement suscite un intérêt croissant dans le domaine de la recherche en électrochimie et en biologie pour l’étude des processus d’adsorption in situ ou de l’adhésion et la prolifération des cellules sur une surface en quartz. Cette technique utilise les oscillations transversales de l’onde de cisaillement et possède une bonne sensibilité pour la caractérisation des propriétés des matériaux. En effet, les différents liquides ou milieux en contact avec le quartz vont modifier les caractéristiques de sa résonance ce qui se traduit par une variation de la fréquence de résonance ainsi qu’un amortissement du résonateur.

La voie de recherche que nous proposons ici est d’étudier des interactions entre un polymère, les protéines de l’hôte et les cellules au début de l’étape d’adhérence par une variante de la technique du résonateur à quartz. Les polymères concernés sont des polymères biomimétiques porteurs de fonctions chimiques définies, et inhibiteurs de la prolifération des cellules fibroblastiques. Des études in vitro ont montré que l’introduction de groupements carboxylate et sulfonate dans les chaînes macromoléculaires induit une modulation de la prolifération de fibroblastes humains qui dépend de la valeur de R, fraction molaire en groupements carboxylate par rapport aux groupements ioniques totaux, avec R qui est égal au rapport des groupements carboxylate sur la somme des groupements carboxylate et sulfonate. Parmi ces polymères biomimétiques, ceux présentant le plus grand pouvoir inhibiteur de l’adhésion et de la prolifération cellulaire pourront être utilisés pour la réalisation d’implants intraoculaires capables d’empêcher l’apparition du phénomène de « cataracte secondaire » qui correspond à l’opacification de la capsule postérieure du cristallin et de l’implant et entraîne une baisse sensible de l’acuité visuelle.

Dans ce travail, nous proposons d’utiliser le résonateur à quartz pour caractériser les propriétés d’inhibition de l’adhésion de cellules humaines (fibroblastes McCoy) développées par cinq polymères bioactifs. Le PMMA est le polymère contrôle, les polymères PB31 et PB32 possèdent un seul type de fonction soit carboxylate soit sulfonate et en revanche les polymères PB27 et PB33a possèdent à la fois les fonctions carboxylate et sulfonate. Nous observons à l’aide du résonateur à quartz que l’adhésion des fibroblastes McCoy n’est pas inhibée pour les polymères PB31 et PB32 et qu’elle est respectivement deux fois et six fois plus faible pour les polymères PB27 et PB33a. De plus, ces résultats ont été confirmés à l’aide de techniques biologiques telles que le dénombrement cellulaire et la microscopie optique, ce qui laisse supposer qu’il est possible de synthétiser des polymères bioactifs porteurs de groupements fonctionnels sulfonate et carboxylate inhibiteurs de l’adhésion cellulaire. En outre, la technique du résonateur à quartz a pu montrer son utilisation en tant qu’outil performant pour analyser et différencier les interactions entre les cellules et différents types de surfaces.

Toutefois, au préalable, il a été nécessaire d’optimiser la technique du résonateur à quartz, afin de démontrer que le résonateur qui mesure la résistance motionnelle, est bien spécifique de l’adhésion des cellules qui adhèrent sur le quartz. De plus, nous montrons également que la résistance motionnelle est sensible aux nombres de cellules qui adhèrent, à la surface occupée par les cellules qui adhèrent sur le quartz et aux nombres de points focaux présents au niveau de l’interface cellules-quartz.

Mots clefs : Onde de cisaillement, Résonateur à quartz, Adhésion cellulaire, Biomatériaux, Polymères

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