Développement à visée clinique d’une prothèse vasculaire décellularisée de faible diamètre produite par génie tissulaire

Il existe un besoin clinique pour les prothèses vasculaires de faible diamètre (< 6 mm), notamment pour effectuer des pontages vasculaires. Les prothèses synthétiques de faible diamètre, n’ayant pas d’endothélium, sont sujettes à la thrombose. Ainsi les chirurgiens préfèrent utiliser les vaisseaux autologues des patients. Pour cela, la veine saphène est de loin la plus utilisée. Cependant, de nombreux patients n’ont pas de vaisseaux adéquats, soit parce qu’ils ont déjà été utilisés, soit parce qu’ils sont malades. Pour pallier ce manque, le LOEX a développé un substitut vasculaire reconstruit en laboratoire par la méthode d’auto-assemblage du génie tissulaire. Ces substituts, faits à partir de cellules humaines, ont une longue période de production et ne peuvent être faits à l’avance ni préservés. L’objectif principal de cette thèse est le développement d’une prothèse vasculaire de faible diamètre facilitant le transfert du laboratoire vers la clinique. S’inspirant de travaux antérieurs, les travaux focalisent sur des prothèses obtenues à partir de fibroblastes dermiques humains puis décellularisés. Comme la réponse immunitaire se fait principalement contre les cellules et non pas contre la matrice extracellulaire, la décellularisation permet de gagner une compatibilité immunitaire inter-individu, voire inter-espèce. Ainsi, des prothèses ont été implantées dans six rats pendant six mois sans immunosuppression avec un taux de succès de 83%. Les explants présentaient une infiltration cellulaire suggérant la formation d’une nouvelle media recouverte d’un endothélium. Par ailleurs, nous avons démontré qu’il était également possible de produire des prothèses de grandeur et diamètre adéquats pour une utilisation clinique. Ces prothèses ont été préservées durant trois mois sans altérer leurs propriétés mécaniques. Nous avons également endothélialisé des vaisseaux qui ont ensuite été conditionnés en bioréacteur durant une semaine. Le processus entraînait une compaction de la matrice extracellulaire et un gain dans la résistance à la traction du matériau. En conclusion, les prothèses vasculaires décellularisées offrent deux avantages majeurs facilitant ainsi les essais précliniques et accélérant leur transfert du laboratoire vers les patients.

Rôle de SOCS1 dans l’immunogénicité de la tumeur en particulier au niveau du carcinome hépatocellulaire

Résumé : Le carcinome hépatocellulaire (HCC) est la troisième cause commune de décès de cancer et affecte plus les hommes que les femmes. Le HCC résulte d’une dérégulation des voies de signalisation impliquées dans l’initiation de l’inflammation menant ainsi à des répercussions désastreuses. De part la complexité de ce type de cancer, les traitements qui existent à ce jour ne sont pas très prometteurs et ont un faible pourcentage de « rémission ». L’immunothérapie soulève beaucoup d’espoir quant à l’orientation vers un traitement efficace plausible. En effet, plusieurs suppresseurs de tumeur se retrouvent réprimés, parmi lesquels le SOCS1. C’est dans cette optique que nos recherches se sont orientées en mettant la lumière sur le SOCS1 «suppresseur de signalisation des cytokines 1 (SOCS1) » qui est réprimé au niveau du HCC et dont la restauration pourrait contribuer à un pronostic favorable à la rémission. La protéine SOCS1 a beaucoup attisé la curiosité des chercheurs de part son rôle suppresseur de tumeur. Pour comprendre les mécanismes d’action de SOCS1 et son implication dans la neutralisation de la tumeur, nous avons généré trois types stables de la lignée cellulaire du carcinome hépatocellulaire de souris Hepa1-6, une portant un vecteur vide, l’autre exprimant le type sauvage du gène SOCS1 (SOCS1-WT; Hepa-S) et une portant une mutation au niveau du domaine SH2 (SOCS1-R105K; Hepa-R). Le mutant ne peut plus inhiber la signalisation des cytokines. Lors de l'implantation sous-cutanée des cellules Hepa1-6 modifiées, chez des souris C57BL/6 et NOD.scid.gamma (NSG). Nous avons observé que les cellules Hepa1-6 exprimant le vecteur de contrôle (Hepa-V) formaient de grosses tumeurs tandis que les cellules Hepa-S formaient de petites tumeurs chez les deux types de souris. Les cellules Hepa-R quant à elles, formaient de grosses tumeurs seulement chez des souris immunodéficientes (NSG) mais montraient une croissance nettement retardée lorsqu’elles étaient greffées aux souris (C57BL/6) immunocompétentes. Partant de ce constat intrigant, nous avons postulé que SOCS1 favorise l'immunogénicité des cellules tumorales par son domaine SOCS Box. Par conséquent, les cellules Hepa-R offrent une occasion unique de démêler le potentiel pro-immunogène de SOCS1, et ceci dans le but d'élucider les fonctions immunogènes de SOCS1 dans le cancer du foie. Jusqu'à présent aucune précédente recherche ne s’est aventurée à chercher l’implication de SOCS1 dans l’augmentation de l’immunogénicité.

Dermal fibroblast infiltration of poly(ε-caprolactone) scaffolds fabricated by melt electrospinning in a direct writing mode

Melt electrospinning in a direct writing mode is a recent additive manufacturing approach to fabricate porous scaffolds for tissue engineering applications. In this study, we describe porous and cell-invasive poly (ε-caprolactone) scaffolds fabricated by combining melt electrospinning and a programmable x–y stage. Fibers were 7.5 ± 1.6 µm in diameter and separated by interfiber distances ranging from 8 to 133 µm, with an average of 46 ± 22 µm. Micro-computed tomography revealed that the resulting scaffolds had a highly porous (87%), three-dimensional structure. Due to the high porosity and interconnectivity of the scaffolds, a top-seeding method was adequate to achieve fibroblast penetration, with cells present throughout and underneath the scaffold. This was confirmed histologically, whereby a 3D fibroblast-scaffold construct with full cellular penetration was produced after 14 days in vitro. Immunohistochemistry was used to confirm the presence and even distribution of the key dermal extracellular matrix proteins, collagen type I and fibronectin. These results show that melt electrospinning in a direct writing mode can produce cell invasive scaffolds, using simple top-seeding approaches.

4D GPR tracking of water infiltration in fractured high-porosity limestone

Three thousand liters of water were infiltrated from a 4 m diameter pond to track flow and transport inside fractured carbonates with 20-40 % porosity. Sixteen time-lapse 3D Ground Penetrating Radar (GPR) surveys with repetition intervals between 2 hrs and 5 days monitored the spreading of the water bulb in the subsurface. Based on local travel time shifts between repeated GPR survey pairs, localized changes of volumetric water content can be related to the processes of wetting, saturation and drainage. Deformation bands consisting of thin sub vertical sheets of crushed grains reduce the magnitude of water content changes but enhance flow in sheet parallel direction. This causes an earlier break through across a stratigraphic boundary compared to porous limestone without deformation bands. This experiment shows how time-lapse 3D GPR or 4D GPR can non-invasively track ongoing flow processes in rock-volumes of over 100 m3.

Numerical simulation of anomalous infiltration in porous media

Nonlinear time-fractional diffusion equations have been used to describe the liquid infiltration for both subdiffusion and superdiffusion in porous media. In this paper, some problems of anomalous infiltration with a variable-order timefractional derivative in porous media are considered. The time-fractional Boussinesq equation is also considered. Two computationally efficient implicit numerical schemes for the diffusion and wave-diffusion equations are proposed. Numerical examples are provided to show that the numerical methods are computationally efficient.

Kinetics of Pressureless Infiltration of Al-Mg Melts into Porous Alumina Preforms

Effective “hydrodynamic” radii governing infiltration kinetics of reactive Al-Mg melts into alumina preforms were found to be three orders of magnitude smaller than the average pore size of the packed bed and also smaller compared with the kinetics for a nonreactive system. A sinusoidal capillary model was developed to predict flow kinetics within the packed bed. For the reactive system, two factors were ascribed for additional melt retardation: (1) different intrinsic wettabilities of the two liquids on alumina, thereby leading to significantly different “effective” local contact angles; and (2) local solute depletion from the meniscus, which was incorporated as a time-dependent contact angle.

Tumour islet Foxp3+ T-cell infiltration predicts poor outcome in nonsmall cell lung cancer

The impact of host immunity on outcome in nonsmall cell lung cancer (NSCLC) is controversial. We examined the relationship between lymphoid infiltration patterns in NSCLC and prognosis. Tumour- and stroma-infiltrating CD3+, CD8+ and forkhead box P3 (Foxp3)+ T-lymphocytes were identified using immunohistochemistry and a novel image analysis algorithm to assess total, cytotoxic and regulatory T-lymphocyte counts, respectively, in 196 NSCLC cases. The median cell count was selected as a cut-point to define patient subgroups and the ratio of the corresponding tumour islet:stroma (TI/S) counts was determined. There was a positive association between overall survival and increased CD8+ TI/S ratio (hazard ratio (HR) for death 0.44, p<0.001) but an inverse relationship between Foxp3+ TI/S ratio and overall survival (HR 4.86, p<0.001). Patients with high CD8+ islet (HR 0.48, p<0.001) and Foxp3+ stromal (HR 0.23, p<0.001) counts had better survival, whereas high CD3+ and CD8+ stromal counts and high Foxp3+ islet infiltration conferred a worse survival (HR 1.55, 2.19 and 3.14, respectively). By multivariate analysis, a high CD8+ TI/S ratio conferred an improved survival (HR 0.48, p=0.002) but a high Foxp3+ TI/S ratio was associated with worse survival (HR 3.91, p<0.001). Microlocalisation of infiltrating T-lymphocytes is a powerful predictor of outcome in resected NSCLC.

Al/SiC carriers for microwave integrated circuits by a new technique of pressureless infiltration

Materials with high thermal conductivity and thermal expansion coefficient matching with that of Si or GaAs are being used for packaging high density microcircuits due to their ability of faster heat dissipation. Al/SiC is gaining wide acceptance as electronic packaging material due to the fact that its thermal expansion coefficient can be tailored to match with that of Si or GaAs by varying the Al:SiC ratio while maintaining the thermal conductivity more or less the same. In the present work, Al/SiC microwave integrated circuit (MIC) carriers have been fabricated by pressureless infiltration of Al-alloy into porous SiC preforms in air. This new technique provides a cheaper alternative to pressure infiltration or pressureless infiltration in nitrogen in producing Al/SiC composites for electronic packaging applications. Al-alloy/65vol% SiC composite exhibited a coefficient of thermal expansion of 7 x 10(-6) K-1 (25 degrees C-100 degrees C) and a thermal conductivity of 147 Wm(-1) K-1 at 30 degrees C. The hysteresis observed in thermal expansion coefficient of the composite in the temperature range 100 degrees C-400 degrees C has been attributed to the presence of thermal residual stresses in the composite. Thermal diffusivity of the composite measured over the temperature range from 30 degrees C to 400 degrees C showed a 55% decrease in thermal diffusivity with temperature. Such a large decrease in thermal diffusivity with temperature could be due to the presence of micropores, microcracks, and decohesion of the Al/SiC interfaces in the microstructure (all formed during cooling from the processing temperature). The carrier showed satisfactory performance after integrating it into a MIC.

The influence of oxygen impurities on the formation of AlN-Al composites by infiltration of molten Al-Mg

The influence of residual oxygen in nitrogen on the formation of AlN-Al matrix by reactive infiltration has been investigated. Increasing the oxygen content from 10 ppm upwards decreased the nitride content in the matrix from 64 to 6%, Based on the analysis of the availability of oxygen at the Al-melt/gas interface, three distinct scenarios have been proposed (i) at lowest values, oxygen does not interfere with either infiltration or nitridation reaction; (ii) at intermediate values, nitridation is suppressed, however infiltration continues; and (iii) at a critical upper value, the melt passivates without any infiltration. This phenomenon offers control of the AlN/Al ratio in the matrix and the possibility of creation of microstructural gradierits by the appropriate choice of gas mixtures. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

The production of AlN-rich matrix composites by the reactive infiltration of Al alloys in nitrogen

Aluminium nitride (AlN)-Al matrices reinforced with Al2O3 particulate have been fabricated by reactive infiltration of Al-2% Mg alloy into Al2O3 preforms in N-2 in the temperature range of 900-1075 degreesC. The growth of composites of useful thickness was facilitated by the presence of a Mg-rich external getter, in the absence of which composite growth is self-limiting and terminates prematurely. Successful growth of composites has been attributed to the reduction in residual oxygen partial pressure brought about by the reaction with oxygen of highly volatile Mg in the getter alloy. The microstructure of the matrix consists of AlN-rich regions contiguous with the particulate with metal-rich channels in-between, thereby suggesting that nitridation initiates by preferential wicking of alloy along the particle surfaces. The increase in nitride content of the matrix with temperature is consistent with hardness values that vary between similar to3 and 10 GPa. (C) 2002 Acta Materialia Inc. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.