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06 septembre 2021

La plateforme d’Excellence Ingénierie et Vieillissement des Tissus Vivants (IVTV), à l'École Centrale de Lyon et à Saint-Étienne

Publié par Hassan ZAHOUANI | Innovation

L’Équipement d'Excellence Ingénierie et Vieillissement des Tissus Vivants (IVTV) est une structure unique de grande envergure qui a permis la création d'une plateforme dotée d'outils innovants concernant l'étude du vieillissement des tissus humains. Elle permet une double approche scientifique en biologie et en mécanique visant à l'amélioration de la santé des citoyens par le développement de nouvelles solutions thérapeutiques.


La plateforme IVTV offre la possibilité aux ingénieurs, biologistes et cliniciens d’interagir dans le but de promouvoir l'excellence en recherche, et le transfert de celle-ci au bénéfice du patient.

Le projet est axé sur le développement d'outils technologiques de haut niveau combinant des approches biologiques, biomécaniques et d'imagerie des tissus au cours du processus de vieillissement, aux échelles nanométrique, micrométrique et millimétrique permettant notamment de :

  1. Fournir des outils pour la médecine régénérative et la transplantation,
  2. Mettre en place des bases de données cliniques pour un meilleur diagnostic,
  3. Disposer d'outils d'évaluation de nouveaux médicaments ou dispositifs thérapeutiques,
  4. Comprendre l'influence de l'activité cellulaire sur la modification des tissus.

La plateforme IVTV a permis de développer des activités de recherche d’excellence qui n’auraient pu voir le jour sans l’acquisition de cet équipement. On citera notamment :

  • Les pathologies du vieillissement ou pathologies génétiques et le lien entre la qualité du minéral et la réponse mécanique des tissus osseux,
  • L'arthrose et la perte de propriétés mécaniques du ménisque et du cartilage articulaire,
  • La mécanique du tissu artériel,
  • L'ostéoporose et la relation entre les propriétés mécaniques du tissu osseux et l’état de tension cutané,
  • L'ingénierie tissulaire osseuse et le rôle de la distribution des contraintes,
  • L’ingénierie tissulaire et l’effet d’une stimulation mécanique des cellules souches mésenchymateuses (CSM) ou la modification de la raideur de contact cellulaire par texturation laser femtoseconde du substrat.

Les objectifs des recherches développées concernent la compréhension du vieillissement des tissus vivants, l’origine structurale de leur altération, ainsi que l’étude de l’intégrité des tissus lors du vieillissement naturel.

Les outils de la plateforme, à différentes échelles, permettent de :

  1. Comprendre l'influence de l’organisation cellulaire sur la modification des tissus,
  2. Comprendre l’effet d’une stimulation mécanique des cellules sur leur évolution,
  3. Identifier des marqueurs pertinents des altérations tissulaires,
  4. Fournir des outils pour la médecine régénérative et la transplantation,
  5. Mettre en place des bases de données cliniques pour un meilleur diagnostic,
  6. Disposer d'outils d'évaluation de nouveaux médicaments ou dispositifs thérapeutiques,
  7. Développer de nouvelles approches d’aide au diagnostic qui associent imagerie haute résolution et ingénierie mécanique,
  8. Mettre au point des nouvelles stratégies de traitement des images multi-échelles du réseau de collagène,
  9. Coupler l’imagerie multi-photonique avec des essais mécaniques,
  10. Mettre au point de nouvelles approches non invasives pour le diagnostic de l’intégrité des tissus articulaires.

Un axe commun à tous les tissus étudiés concerne l’ingénierie tissulaire, pour développer des tissus viables, restaurer et maintenir la fonction des tissus humains (os, cartilage, dents, peau, ligaments…) en appliquant des principes de la biologie et de l’ingénierie. Ceci nécessite des modèles de tissus en 3 dimensions qui représentent de manière authentique l’environnement des cellules in-vivo, tout en permettant un contrôle de l’environnement cellulaire et un aperçu en temps réel des événements cellulaires.

Les tissus concernés par les développements innovants sont :

  • Le système articulaire : cartilage articulaire, ménisques, la jonction osteochondrale, l’os sous chondral et le liquide synovial lors de l’arthrose précoce,
  • Les artères et le tissu cardio-vasculaire,
  • Le tissu cutané comme modèle de vieillissement et d’altération du réseau de collagène et d’élastine,
  • La tension du tissu cutané comme Marqueur de l’Ostéoporose,
  • Le tissu de soutien (le fascia) : ligne blanche,
  • Les tissus profonds : muscle, foie, paroi vasculaire.

Implantation des équipements à l'École Centrale de Lyon

Rez-de-chaussée du bâtiment G8 :

Sous-sol du bâtiment G8 :

La plateforme IVTV sur le site de l'École Centrale de Lyon offre des moyens de pré et post-traitement : 

  1. Une salle de culture cellulaire offre un environnement approprié à la préparation des échantillons avant passage sur les équipements IVTV : réfrigérateur, congélateur, congélateur -80°C, PSM, incubateurs, centrifugeuse, station d'aspiration, microscopes optiques de culture cellulaire, autoclave, bain-marie, cryoconservateur, eau pure, …
  2. Des moyens de découpes d'échantillons tissulaires sont également disponibles : scie secotom & polisseuse, fraiseuse, tour, microscope optique de matériaux,
  3. Une micromachine d'essais mécaniques de marque Deben (modèle MT10390) est disponible pour tester les échantillons en traction / compression, sous les microscopes confocaux multiphotons et Raman,
  4. Les moyens de post-traitement permettent de récupérer et d'exploiter les résultats d'essais : MicroView, NanoSuite, LabSpec, ImageJ.

Environnement de l'UJM (Saint-Etienne)

La plateforme IVTV sur le site de l'UJM (Saint-Etienne) dispose d'une salle de culture cellulaire, disponible pour les utilisateurs travaillant sur le bioréacteur et leur permettant de préparer leurs échantillons si besoin.

Ce laboratoire comprend les moyens suivants :

  • Réfrigérateur, congélateur, congélateur -80°C, PSM, incubateur, centrifugeuse, station d'aspiration, microscope, bain-marie, cryoconservateur …
  • Un cryostat est également disponible à la réservation sur le site de l'UJM : modèle HM560 de Microm. Cet équipement permet de réaliser des coupes osseuses à froid.

Les équipements installés sur les deux environnements de l'École Centrale de Lyon et l'UJM (Saint-Étienne) sont les suivants :

Équipements Localisation Tissus étudiés
Microscope confocal multi-photons ECL Tissus mous
Microscope confocal Raman ECL Tissus mous
Nanoscanner ECL Tissus minéralisés
Machine d'essais mécaniques ECL Tous
Système ultra-sonore Pôle Santé - Saint-Etienne Tissus mous profonds
Bioréacteur Pôle Santé - Saint-Etienne Tissus minéralisés
Simulateur de marche Pôle Santé - Saint-Etienne Prothèses de hanche
Morphoscan multi-échelles ECL Tissus mous
Nanoindenteur ECL Tissus minéralisés

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