Intervertebral disc regenerative medicine : Biomaterials design for growth factors sustained delivery

La lombalgie liée à la dégénérescence du disque intervertébral (DIV) est un problème majeur de santé publique touchant une large proportion de nos populations vieillissantes. Actuellement, la prise en charge de cette maladie est essentiellement symptomatique mais grâce à de récentes découvertes, les processus de dégénérescence discale sont aujourd'hui mieux compris. Ces nouvelles connaissances permettent d'envisager de nouvelles stratégies thérapeutiques. Parmi ces stratégies et afin de répondre aux stades précoces de cette maladie, une attention particulière est portée sur les stratégies impliquant l’injection intradiscale de facteurs de croissance tels que le GDF-5 ou le TGF-β1, ciblant les processus de dégénérescence du DIV. En dépit de résultats encourageants concernant la sécurité d’utilisation et la tolérance clinique de ces facteurs de croissance, leur efficacité clinique doit encore être amélioré. Pour cela, l’utilisation de biomateriaux permettant une libération prolongée et la protection des facteurs de croissance, présente un intérêt majeur. Ce travail de thèse a donc pour objectif le développement de systèmes à libération prolongée de ces deux facteurs de croissance. Pour ce faire, deux biomatériaux ont été étudiés : les nanofibres de silice et les microbilles de pullulane. Pour ces deux matériaux, leurs synthèses et caractérisations ont été réalisées avant de s'intéresser à leur potentiel d'adsorption et de libération des facteurs de croissance. Les résultats obtenus sont tres encourageants puisqu’ils montrent une libération prolongée jusqu’a 28 jours in vitro avec un maintien de l’activité biologique des facteurs de croissance libérés. L’ensemble des données de cette thèse suggère le potentiel prometteur des systèmes présentés pour le développement de stratégies innovantes pour la médecine régénératrice DIV.Low back pain caused by the intervertebral disc (IVD) degeneration is a major health concern affecting a large proportion of our aging populations. While current treatments of this disease are mainly symptomatic, recent discoveries have allowed a better understanding of the degenerative processes and new therapeutic strategies have been envisioned. Among these strategies, there is a growing interest for approaches aiming a tackling early stages of this disease, involving the intradiscal injection of growth factors such as GDF-5 or TGF-β1, able to target IVD degenerative processes. However, despite encouraging results regarding the safety and clinical tolerance of these growth factors, their clinical efficacy has to be further improved. To this end, the use of biomaterials allowing the sustained release and the protection of growth factors is of particular interest. The objective of this thesis is thus to develop systems able to deliver these two growth factors in a long period of time. Therefore, two biomaterials were studied: silica nanofibers and pullulan microbeads. For both materials, their syntheses and characterizations were studied, as well as their potential use for growth factors adsorption and release. Promising results were obtained demonstrating a sustained release for up to 28 days in vitro, while maintaining the released growth factors biological activity. Altogether, these data suggest that these newly designed systems may be promising candidates for the development of innovative strategies for the IVD regenerative medicine