Thèse Développement d'Une Valve Cardiaque Pulmonaire Entièrement Humaine et Biologique Issue de l'Ingénierie Tissulaire et Produite à Partir d'Une Matrice Extracellulaire Assemblée par des Cellule H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Bordeaux
École doctorale : Sciences de la Vie et de la Santé
Laboratoire de recherche : Bioingénierie tissulaire
Direction de la thèse : Fabien KAWECKI ORCID 000000021409623X
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-20T23:59:59

Les cardiopathies congénitales valvulaires chez l'enfant nécessitent souvent une réparation ou un remplacement. Les prothèses actuelles, en matériaux synthétiques ou en tissus animaux traités, provoquent une inflammation chronique, une calcification, une thrombose et une sténose, entraînant une dégénérescence et des réinterventions risquées, car elles ne peuvent pas croître avec le patient. Les approches de bioingénierie récentes (greffons décellularisés, échafaudages biodégradables, ingénierie tissulaire in situ) ont montré un potentiel, mais restent limitées par une intégration incomplète, une calcification ou un remodelage variable.

Notre équipe est spécialisée dans la production d'une Matrice extracellulaire Assemblée par des cellules (MAC) de type fibroblaste sans traitement chimique. Cette MAC est biocompatible, durable, stockable et se remodèle lentement sans rejet immunitaire. Dans un projet antérieur, nous avons démontré la faisabilité de remplacer une valvule de la valve pulmonaire par un feuillet allogénique de MAC chez le mouton, avec préservation des propriétés hémodynamiques, absence de réaction de corps étranger et recellularisation par les cellules hôtes.

Forts de cette preuve de concept, nous visons désormais à développer un modèle de valve plus complexe, constitué de MAC, et capable de croître avec le patient. Les objectifs du projet de thèse sont de biofabriquer des valves bicuspides et tricuspides en MAC et d'en tester les performances hémodynamiques in vitro et ex vivo.

Ce projet permettra de développer un modèle prometteur de valve, qui sera ensuite implanté chez le gros animal afin d'en démontrer la capacité de croissance somatique. À la fin, ce projet ouvrira la voie à une solution thérapeutique innovante pour les patients pédiatriques et à une première implantation clinique.

Les patients pédiatriques atteints de malformations cardiaques congénitales nécessitent souvent un remplacement ou une réparation valvulaire. Les options existantes, fabriquées à partir de matériaux synthétiques, typiquement du Dacron (polyéthylène téréphtalate) ou du Gore-Tex (polytétrafluoroéthylène expansé), ou de matériaux biologiques tels que du péricarde animal traité chimiquement au glutaraldéhyde qui est suturé sous la forme d'un tube. Cependant, ces matériaux présentent des limites importantes. En effet, ce sont des corps étrangers susceptibles de provoquer des réactions inflammatoires chroniques. Par ailleurs, ils peuvent être associés à des complications thromboemboliques et à des sténoses importantes. Finalement, ils ne peuvent pas grandir avec le patient, ce qui nécessitera plusieurs ré-opérations au cours de la croissance de l'enfant. Ces réinterventions sont associées à des risques de mortalité très importants, elles sont coûteuses et elles génèrent des souffrances physiques, mais aussi psychologiques pour ces jeunes patients. Les alternatives bio-ingéniérées émergentes manquent de reproductibilité, de scalabilité ou de durabilité. Une option capable de s'intégrer, de se remodeler de façon adéquate tout en maintenant sa fonction valvulaire et de croître avec l'enfant demeure un besoin clinique crucial, mais reste insatisfait.

Notre laboratoire est l'expert mondial d'une approche innovante s'appuyant sur la Matrice extracellulaire Assemblée par les Cellules (MAC), un matériau biologique dérivé de fibroblastes humains et exempt de tout traitement chimique. La MAC a démontré une excellente intégration, l'absence de réaction immunitaire et une résistance mécanique adéquate lors de réparations valvulaires pulmonaires précliniques, tout en maintenant la fonction jusqu'à 16 semaines.

1.Biofabriquer un modèle de valve à partir de MAC
2.Évaluer les propriétés hémodynamiques in vitro et ex vivo du modèle de valve.

Tâche 1 : Biofabrication d'un modèle de valve fait de MAC
1.Production de feuilles de CAM : Pour valider l'efficacité de notre modèle de valve dans un contexte allogénique pertinent, nous utiliserons des agneaux en croissance pour notre essai préclinique. Nous produirons des feuilles de MAC ovines de 16 semaines à partir de fibroblastes dermiques ovins semés dans des flasques de culture de 225 cm². Après production, la MAC sera congelée et stockée à -80°C jusqu'à son utilisation pour la biofabrication des valves.
2.Biofabrication du modèle de valve : Trois ou deux morceaux de MAC seront découpés en demi-lunes et suturés sur une autre feuille rectangulaire de MAC pour créer un feuillet de valve tricuspide ou bicuspide. L'assemblage sera ensuite enroulé autour d'un mandrin pour former un conduit et fixé par une suture longitudinale, créant ainsi un conduit valvé d'un diamètre interne de 20 mm.

Tâche 2 : Caractérisation d'un modèle de valve fait de MAC
1.Caractérisation hémodynamique in vitro de la valve : Pour chaque conception de valve, nous mesurerons trois valeurs hémodynamiques clés : 1) surface ouverte (valeur cible : 90-100 %), 2) gradient de pression (5 mmHg) et 3) taux de régurgitation (15 %). Nous réaliserons également des tests de fatigue semi-accélérés en exposant les modèles à des débits et des pressions maximales (5 L/min et 25 mmHg, respectivement) à une fréquence de 200 bpm pendant au moins un mois, afin de simuler la fréquence cardiaque maximale théorique d'un enfant de 5 ans. Nous ne prévoyons pas de prolonger ce test au-delà d'un mois, car après implantation, la CAM subira un remodelage important, rendant un test de fatigue in vitro prolongé non pertinent. Le succès sera évalué selon les critères suivants : absence de déchirure aux points de suture, absence de délamination des feuillets et maintien des trois valeurs hémodynamiques clés au fil du temps. Des analyses histologiques (coloration trichrome de Masson et microscopie électronique à balayage) seront réalisées pour évaluer d'éventuels dommages structurels causés par le test de fatigue. La conception offrant les meilleures performances hémodynamiques (régurgitation la plus proche de 0 %, gradient de pression le plus proche de 0 mmHg et surface ouverte la plus proche de 100 %, avec un impact limité sur la structure de la CAM) sera retenue pour les étapes suivantes.
2.Caractérisation hémodynamique ex vivo de la valve : Une fois la conception validée in vitro, nous évaluerons l'implantabilité et l'hémodynamique à l'aide d'un modèle cardiaque dynamique organosynthétique précédemment développé. Des coeurs animaux fixés chimiquement seront modifiés en remplaçant le myocarde ventriculaire par des muscles pneumatiques synthétiques afin de contrôler leur contraction. L'artère pulmonaire sera ouverte près de la valve, puis les feuillets seront retirés. Notre modèle de valve sera anastomosé entre l'anneau valvulaire et l'artère pulmonaire. Le coeur greffé sera connecté à une boucle circulatoire contenant un fluide simulant le sang et un contrôleur pneumatique pour reproduire les conditions physiologiques (70 bpm, débit : 5 L/min, pression systolique : 15-25 mmHg). Une caméra endoscopique, des sondes de flux et des capteurs de pression permettront de surveiller le mouvement des feuillets, la régurgitation et les variations de pression. Conformément aux principes des 3R, les coeurs proviendront d'animaux déjà impliqués dans des expériences, sans compromettre l'intégrité des organes.

Le projet s'adresse à un(e) candidat(e) titulaire d'un Master (ou diplôme équivalent) en ingénierie biomédicale, bioingénierie, sciences du vivant, génie des procédés biologiques ou disciplines apparentées. Une formation ou une expérience préalable en ingénierie tissulaire, biomatériaux, culture cellulaire ou mécano-biologie constituera un atout majeur.

Le(la) candidat(e) devra démontrer de solides compétences expérimentales, notamment en culture cellulaire, manipulation de matrices biologiques et/ou techniques de caractérisation des tissus ou biomatériaux. Une sensibilité aux problématiques de tissus cardiovasculaires et à l'ingénierie de matrices extracellulaires est attendue. Des compétences en analyse de données, imagerie ou caractérisation mécanique seront appréciées.

Au-delà des compétences techniques, le projet requiert un(e) candidat(e) rigoureux(se), autonome et motivé(e), capable de s'investir dans un projet de recherche ambitieux et pluridisciplinaire. De bonnes capacités d'analyse critique, de rédaction scientifique et de communication orale sont indispensables, ainsi qu'une aptitude au travail en équipe dans un environnement de recherche collaboratif. Une maîtrise de l'anglais scientifique, à l'écrit comme à l'oral, est requise.