Mise en place et validation d'un modèle in vitro pour l'étude des propriétés mécaniques, diffusives et métaboliques d'un Foie bioartificiel à lit fluidisé.

JURY MME HOUSSET C.(Pr) MME NAGEL M.D.(Pr) M.NEUFELD R.(Pr)(Rapporteur) M.PONCELET D.(Pr)(Rapporteur) M.DE WEZ J-L.(Dr)Today, transplantation is the only effective treatment proposed to the patients suffering from fulminant or acute hepatic failure. There is a shortage of donors worldwide resulting in high mortality rate amongst patients awaiting transplants. Hence providing a hepatic replacement device seems original. A bioartificial organ exploiting the potential performances of cells (hepatocytes in the case of a bioartificial liver) would supply the wide range of its metabolic functions. Our team proposes the concept of a fluidized bed bioreactor containing hepatocytes, stemming from the C3a human cell line, immobilized in alginate beads. The purpose of this study is to assess performances of the extra corporeal hepatic substitution device by the implementation of an in vitro model as close as possible to the in vivo situation. The presence of cells within the alginate beads has no influence on the global behavior of the fluidized bed while the use of plasma (density close to beads) can engender instability. Then, the organization, the viability and the features of hepatocytes (albumin synthesis, urea production and capacity of ammonia removal) inside the alginate beads were studied in static and dynamic conditions. In the bioreactor, hepatocytes keep their full potentialities. In the case of urea, the encapsulation seems to advance metabolism. With albumin, fluidization seems to slightly enhance the mass transfer between the encapsulated cells and the culture medium. Finally, we showed that constraints in the bioreactor only resulted in a weak alteration of the mechanical properties of beads after 6 hours of use. The use of C3a hepatocytes encapsulated into alginate beads seems thus promising for the purpose of liver supply.Aujourd'hui, la transplantation est le seul traitement efficace proposé aux patients souffrant d'une insuffisance hépatique aiguë ou fulminante. La pénurie actuelle de greffons se traduit par un taux de mortalité élevé chez les patients en attente urgente d'un organe. La nécessité de disposer d'un système de suppléance hépatique transitoire apparaît donc primordiale. Un organe bioartificiel exploitant les performances potentielles de cellules (hépatocytes dans le cas d'un foie bioartificiel) permettrait de suppléer le large éventail de ses fonctions métaboliques. Notre équipe propose le concept d'un bioréacteur à lit fluidisé contenant des hépatocytes, issus de la lignée cellulaire humaine C3a, immobilisés dans des billes d'alginate. Dans ce travail l'objectif a été d'analyser le fonctionnement du système de suppléance hépatique extracorporel par la mise en place d'un modèle in vitro se rapprochant au mieux de la situation in vivo. La présence de cellules au sein des billes d'alginate n'a pas d'influence sur le comportement global du lit fluidisé alors que l'emploi de plasma, de masse volumique proche des billes, peut engendrer une instabilité. Ensuite, l'organisation, la viabilité et les fonctionnalités (synthèse d'albumine, production d'urée et capacité d'élimination de l'ammoniac) des hépatocytes à l'intérieur des billes d'alginate ont été étudiés en conditions statiques et dynamiques. Dans le bioréacteur, les hépatocytes gardent leurs pleines potentialités. Pour l'urée, l'encapsulation semble améliorer le métabolisme. Il apparaît que la sortie de l'albumine des billes est améliorée par la fluidisation. Enfin, nous avons montré que les contraintes dans le bioréacteur ne provoque qu'une faible altération des propriétés mécaniques des billes après 6 heures d'utilisation. Au vu des fonctions métaboliques assumées par les hépatocytes C3a encapsulés dans des billes d'alginate, l'emploi de ce dispositif en vue d'une suppléance hépatique pourra être envisagé