Layer-by-layer film of polyelectrolytes and MSC : two complementary actors necessary to the autologous endothelialization of ePTFE synthetic vascular prostheses

Le remplacement des artères de faible diamètre par des prothèses synthétiques est souvent marqué par un échec, notamment à cause de leur thrombogénicité. Pour améliorer leur longévité, leur endothélialisation a été proposée. Notre projet vise à concevoir une prothèse vasculaire originale, issue de l’ingénierie tissulaire, composée d’une matrice synthétique (polytétrafluoroéthylène expansé (PTFEe) modifié par un film multicouche de polyélectrolytes (FMP)), de cellules autologues (cellules endothéliales (CE) ou cellules souches mésenchymateuses (CSM) humaines), soumises à l’action de facteurs biochimiques (VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor) ou mécaniques (contraintes de cisaillement)). Dans un premier temps, nous avons montré que le FMP permettait de rendre biocompatible un matériau initialement peu favorable à l’adhésion cellulaire. Etant donné que la récupération des CE autologues est empreinte de difficultés majeures, nous avons élaboré un protocole d’endothélialisation de substituts fonctionnalisés à partir de CSM. Nous avons mis en évidence que le FMP favorisait l’adhérence des CSM au substitut et l’apparition de cellules ayant des caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles de CE en présence de VEGF, et une organisation du cytosquelette propice à leur rétention sous contraintes mécaniques. Toutefois, les contraintes mécaniques seules, bien qu’elles favorisent la prolifération cellulaire, n’ont pas permis d’observer l’expression phénotypique spécifique des CE. Ces résultats encourageants soulignent la faisabilité d’une construction, grâce au FMP, d’un substitut synthétique cellularisé avec des CSM humaines autologues différenciées en CE matures.The replacement of arteries with small-diameter synthetic grafts often leads to the failure of such grafts mainly due to the thrombogenicity of their luminal surface. In order to improve long-term patency of these grafts, the concept of endothelial cell seeding has been suggested. Our project aims at designing an original tissue-engineered construct containing a synthetic scaffold (expanded polytetrafluoroethylene (ePTFE) modified by a polyelectrolyte multilayer film (PMF)), autologous cells (endothelial (EC) or human mesenchymal stem cells (MSC)), under mechanical (shear stress) or biochemical (VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor)) stimulation. Initially, we studied the effect of the PMF on the scaffold biocompatibility. Our results showed that the PMF allows cell attachment (ePTFE is a non-adhesive substrate otherwise). The EC availability being the greatest obstacle to their use in clinical practice, we worked out a protocol of endothelialization with MSC. We highlighted that PMF promoted MSC graft biocompatibility and the development of cells having on the one hand, in the presence of VEGF, EC phenotype and function and on the other hand, in the presence of mechanical stress, a cytoskeleton organization which supports their shear stability. Unfortunately, this mechanical stress did not permit to obtain expression of EC specific markers but increased cell proliferation. These encouraging results confirm the interest to endothelialize synthetic vascular grafts with EC derived from MSC