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RÉSUMÉ
Les biomatériaux à base de collagène sont couramment utilisés pour la cicatrisation de plaies et en ingénierie tissulaire. Cet article rappelle le rôle biologique du collagène et sa structure hautement hiérarchisée avant de décrire les procédés d’obtention et de mise en forme du collagène naturel pour la préparation de biomatériaux. Les applications de ces matériaux sont détaillées. La synthèse de mimes artificiels de collagène est ensuite abordée. Une partie de l’article est consacrée à un exemple d’hydrogel préparé par procédé sol-gel à partir d’un peptide hydride inspiré du collagène. Enfin, les perspectives ouvertes par l’impression 3D sont exposées.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Cécile ECHALIER : Docteur en chimie, spécialisée en ingénierie biomoléculaire - Doctorat réalisé au sein de l’Institut des Biomolécules Max Mousseron, UMR 5247, et de l’Institut Charles Gerhardt de Montpellier, UMR 5253 Université de Montpellier, CNRS, ENSCM, Montpellier, France – Actuellement en post-doctorat au Laboratoire Européen de Biologie Moléculaire, Heidelberg, Allemagne
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Ahmad MEHDI : Professeur à l’Université de Montpellier - Institut Charles Gerhardt de Montpellier, UMR 5253 Université de Montpellier, CNRS, ENSCM, Montpellier, France
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Jean MARTINEZ : Professeur à l’Université de Montpellier - Institut des Biomolécules Max Mousseron, UMR 5247 Université de Montpellier, CNRS, ENSCM, Montpellier, France
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Gilles SUBRA : Professeur à l’Université de Montpellier - Institut des Biomolécules Max Mousseron, UMR 5247 Université de Montpellier, CNRS, ENSCM, Montpellier, France
INTRODUCTION
Les brûlures représentent la 2e cause de mortalité accidentelle chez l'adulte. Chaque année en France, près de 400 000 personnes sont victimes de brûlures, 10 000 d’entre elles nécessitent une hospitalisation, et 1 000 décèdent de leurs suites. Par ailleurs, le diabète est diagnostiqué chez 3 millions de Français. Les hyperglycémies répétées et prolongées entraînent une altération des nerfs et des vaisseaux qui conduit chaque année à 10 000 amputations de pieds et d’orteils. 85 % de ces amputations ont pour origine un ulcère du pied non cicatrisant. Enfin, l’arthrose est une maladie ostéo-articulaire qui touche 10 millions de Français et se caractérise entre autres par une dégradation du cartilage. Le point commun entre une brûlure, un ulcère et l’arthrose est un tissu lésé qui peine à se régénérer. Pour aider ce tissu à se réparer ou pour le remplacer, on peut avoir recours à un matériau de reconstitution compatible avec le milieu physiologique, un biomatériau. Le biomatériau va idéalement interagir avec les cellules, les aider à proliférer et les guider vers le développement d’un nouveau tissu sain. Le collagène, en tant que composant majoritaire de la matrice extracellulaire, est un précurseur de choix pour la préparation de biomatériaux.
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Structure multi-échelle et rôle biologique du collagène
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7. Glossaire
Angiogenèse ; angiogenesis
Formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux pré-existants.
Apoptose ; apoptosis
Mort cellulaire programmée, processus de suicide cellulaire au cours duquel les cellules inutiles, endommagées ou dangereuses s’autodétruisent de façon à maintenir l’homéostasie de l’organisme.
Bio-encre ; bioink
Matériau ou solution imprimable contenant des cellules vivantes.
Bio-impression ; bioprinting
Technologie qui utilise les principes de l’impression 3D pour fabriquer des tissus vivants à partir d’une encre contenant des cellules.
Biomatériau ; biomaterial
« Matériau non vivant, utilisé dans un dispositif médical et conçu pour interagir avec des systèmes biologiques, qu’il participe à la constitution d’un appareillage à visée diagnostique ou à celle d’un substitut de tissu ou d’organe, ou encore à celle d’un dispositif de suppléance (ou assistance) fonctionnelle » (Conférences de consensus de Chester, 1986 et 1991).
Biopolymère ; biopolymer
Polymère (macromolécule constituée d’unités répétitives) d’origine biologique, c’est-à-dire produit par un organisme vivant, aussi appelé polymère naturel. Le collagène est un biopolymère.
Cellule multipotente ; multipotent cell
Cellule capable de se différencier en plusieurs types cellulaires, tous spécifiques d’un lignage cellulaire donné. À ne pas confondre avec les cellules pluripotentes, capables de donner naissance aux cellules de n’importe quel tissu de l’organisme, et les cellules unipotentes, qui ne peuvent produire qu’un seul type de cellules.
Collagène ; collagen
Protéine la plus abondante du corps humain et composant majoritaire de la matrice extracellulaire. Les fibres de collagène confèrent aux tissus une résistance mécanique à l’étirement.
Encapsulation ; encapsulation
Désigne le fait d'enfermer un principe actif, une protéine ou des cellules dans un matériau, généralement pour les transporter et les délivrer à l’endroit souhaité.
Hydrogel ; hydrogel
Réseau tridimensionnel constitué de polymères hydrophiles réticulés et gonflés...
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ABOU NEEL (E.A.), BOZEC (L.), KNOWLES (J.C.), SYED (O.), MUDERA (V.), DAY (R.), HYUN (J.K.) - Collagen – Emerging collagen based therapies hit the patient. - Adv. Drug Deliv. Rev. 65 429–456. doi :10.1016/j.addr.2012.08.010 (2013).
-
(2) - CHATTOPADHYAY (S.), RAINES (R.T.) - Collagen-based biomaterials for wound healing : Collagen-Based Biomaterials. - Biopolymers. 101 821–833. doi :10.1002/bip.22486 (2014).
-
(3) - FALLAS (J.A.), O’LEARY (L.E.R.), HARTGERINK (J.D.) - Synthetic collagen mimics : self-assembly of homotrimers, heterotrimers and higher order structures. - Chem. Soc. Rev. 39 3510–3527. doi :10.1039/B919455J (2010).
-
(4) - YU (S.M.), LI (Y.), KIM (D.) - Collagen mimetic peptides : progress towards functional applications. - Soft Matter. 7 7927–7938. doi :10.1039/C1SM05329A (2011).
-
(5) - LUO (T.), KIICK (K.L.) - Collagen-like peptides and peptide-polymer conjugates in the design of assembled materials. - Eur. Polym. J. 49 2998–3009. doi :10.1016/j.eurpolymj.2013.05.013 (2013).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Congrès Gordon Research Conferences (GRC), deux thématiques différentes sont abordées lors de deux congrès distincts qui se déroulent aux Etats-Unis tous les deux ans (années impaires) : le collagène d’une part, et les biomatériaux et l’ingénierie tissulaire d’autre part.
https://www.grc.org/find-a-conference/
Congrès World Biomaterials Congress (WBC), le prochain aura lieu à Glasgow en mai 2020.
Congrès European Conference on Biomaterials, organisé par la Société Européenne de Biomatériaux (European Society for Biomaterials), le prochain se tiendra à Maastricht en septembre 2018.
http://www.esb2018maastricht.org/
Congrès et formations SelectBio, divers congrès et formations proposées, notamment le colloque « Bioprinting & 3D-Printing in the Life Sciences » qui se tiendra en juin 2018 à Rotterdam.
https://selectbiosciences.com/conferences.aspx
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