Développement d'un nouvel hydrogel microstructuré pour des modèles cellulaires 3D

Les modèles in vitro de culture cellulaire en 3D sont très étudiés, car ils permettent de reproduire plus fidèlement les conditions physiologiques que les modèles de culture standard 2D. Ces modèles peuvent avoir une multitude d’applications dans le domaine du génie tissulaire, pour étudier la migration cellulaire ou pour le développement de plateformes de criblage de principes actifs. Néanmoins, le développement de matériaux (ou « scaffolds ») 3D permettant le recrutement, la survie et la colonisation cellulaire reste complexe. Il existe à l’heure actuelle peu de stratégies de synthèse polyvalente permettant de recréer un environnement physiologique adéquat en termes de propriétés physico-chimiques, microstructurales et mécaniques. Une technologie de culture cellulaire 3D demande ainsi un contrôle précis des propriétés du matériau en termes de porosité (diamètre et continuité) et de chimie de surface. De plus, le matériau utilisé ne doit pas être toxique pour les cellules et doit limiter les réactions inflammatoires. Ce système 3D doit aussi posséder des propriétés dynamiques en libérant graduellement un principe actif, ou avoir des propriétés variables dans le temps avec une résorption graduelle du matériau. Finalement, pouvoir s’adapter aux plates-formes technologiques 2D existantes serait un atout non-négligeable. Ainsi, le plus grand défi demeure la mise au point d’un procédé éprouvé permettant de synthétiser une famille de matériaux 3D qui satisfait à l’ensemble des critères recherchés. L’objectif principal de ce projet vise à élaborer un procédé de mise en forme d’hydrogels macroporeux. Le procédé devra être polyvalent, compatible avec plusieurs chimies de gels, et permettre l’ajustement des propriétés physico-chimiques, microstructurales et mécaniques sur une gamme de valeurs compatibles avec les applications visées. Cette technologie pourra ensuite servir à développer une variété de modèles cellulaires 3D. Le procédé de fabrication de ces hydrogels sera basé sur une méthode développée par trois des chercheurs participant à ce projet. Pour tester l’influence des propriétés physico-chimiques, microstructurales et mécaniques de ces nouveaux matériaux, nous proposons d’étudier dans un premier temps le comportement (adhésion, survie, prolifération) de cellules souches neurales et de cellules cancéreuses du glioblastome (GBM). Les trois objectifs spécifiques sont donc : (1) de caractériser les effets des propriétés physico-chimiques, microstructurales et mécaniques des hydrogels macroporeux fonctionnalisés développés, sur le comportement de cellules souches neurales, et glioblastomes de rat Fisher et humain; (2) d’analyser la migration des cellules en 3D sous l’effet d’un chimioattractant contenu dans les hydrogels et (3) de mesurer l’effet de radiations sur l’intégrité des propriétés physico-chimiques et structurales des hydrogels avec ou sans cellules. Au niveau fondamental, ces travaux permettront de mieux comprendre les interactions biomatériaux/cellules dans un environnement 3D. Ultimement, cette plate-forme permettra par exemple un criblage plus efficace de principes actifs, de développer des thérapies plus efficaces pour le traitement de maladie, et de régénérer des tissus endommagés. Le projet mènera à la formation de deux PhDs, qui seront co-supervisés par une équipe multidisciplinaire de chercheurs complémentaires en science et génie des matériaux, en génie chimique et biochimie cellulaire, et en radiobiologie.