EQUIPE DE BIOMATERIAUX EN SITE OSSEUX

Responsable : Pr. Guy CATHELINEAU

Présentation du laboratoire

L'équipe de Biomatériaux en Site Osseux est intégrée à l'UMR CNRS 6226 - UR1 - Sciences Chimiques de Rennes

Elle fédère les chercheurs travaillant dans le domaine des Biomatériaux et plus particulièrement des Biomatériaux en site osseux.

L'Equipe de Biomatériaux en Site Osseux accueille d’autre part :

1) les étudiants inscrits en Master 1 et 2

2) des étudiants en thèse d’Université de l’école doctorale Vie-Agro-Santé.

Enfin, les enseignants-chercheurs de l’équipe enseignent dans différentes unités d'enseignement des Masters Sciences, Technologie et Santé.

Axes de recherche

Equipe « CHIMIE DU SOLIDE ET MATERIAUX »
(M. Guilloux-Viry, Professeur à l'Université de Rennes 1)

UFR Structure et Propriété de la Matière : Hassane OUDADESSE (PR), Maryline GUILLOUX-VIRY (PR),Mona BAHOUT (MC), Valérie BOUQUET (MC), Stéphanie DEPUTIER (MC), Fabien GRASSET (MC), Anita LUCAS-GIROT (MC), Yann MOLARD (MC), Olivier TOUGAIT (MC), Isabelle PERON (IE), Corinne CASELLES (T, 50 %), C. DEROUET (ADT), Yann LE GALL (T, 50 %),

UFR d'Odontologie : Guy CATHELINEAU (PR), Dominique CHAUVEL-LEBRET (MC), Martine GUIGAND (MC), Sylvie JEANNE (MC), Pascal PELLEN-MUSSI (IE), Helene SOLHI  (ADT, 50%), Sylvie TRICOT-DOLEUX (T)

CNRS : Henri NOEL (DR), Octavio PEÑA (DR), André PERRIN (DR), Christiane PERRIN (DR), Josef BAUER (CR), Stéphane CORDIER (CR), Patrick GOUGEON (CR), Michel POTEL (CR), Laurence BUREL (T), Géraldine OLIVIER (T, 80 %), Sandrine NOGUES (T, 20 %) INSA : Philippe GALL (MC)

La synthèse et la connaissance des propriétés spécifiques de nouveaux matériaux en chimie du solide, maîtrisés à différentes échelles et sous des formes variées, constituent un enjeu majeur. En effet les nouveaux matériaux apportent une réponse aux besoins générés par la société moderne dans des domaines variés, tels que les secteurs de l’énergie, du transport - stockage et traitement de l’information, ou de la santé.

Les projets de l’équipe Chimie du Solide et Matériaux s’inscrivent dans cette démarche. Ils comportent trois aspects : la synthèse de nouveaux composés et l’identification de leurs propriétés structurales et physiques (en particulier électriques et magnétiques) ; la mise en forme et la fonctionnalisation ; l’étude du comportement en environnement d’usage. Les activités de notre équipe, qui s’appuient sur une compétence forte en chimie du solide, concernent en particulier la recherche de composés originaux à clusters de métaux de transition, intermétalliques, oxydes et biomatériaux.

L’association de compétences complémentaires au sein de l’équipe Chimie du Solide et Matériaux reflète une volonté d’enrichissement mutuel qui doit, à terme, permettre de mieux répondre aux nouveaux besoins de la recherche dans nos domaines d’expertise. A cette fin, les échanges entre les acteurs de l’équipe seront favorisés par la mise en place de séminaires et d’actions communes.

Les études menées présentent un fort aspect pluridisciplinaire et font l’objet de nombreuses collaborations tant sur le plan local (exemple étude des structures électroniques en collaboration étroite avec l’équipe «Chimie Théorique Inorganique»), que national et international. Les collaborations transversales au sein de l’Unité, spécifiques à chacun des thèmes proposés, sont précisées dans la présentation ci-dessous.).

Biomatériaux

Cette thématique s’inscrit dans le cadre de la recherche de matériaux synthétiques fonctionnels, destinés à mieux répondre aux nouvelles exigences du domaine biomédical et particulièrement de la reconstruction osseuse.

L’objectif consiste à concevoir, à synthétiser et à caractériser des matériaux tolérés par l’organisme. Parmi les propriétés macroscopiques requises pour ces matériaux, pouvant servir de matériaux de comblement, de substitution ou de revêtement en chirurgie osseuse, nous citons : la porosité, les propriétés mécaniques, la biocompatibilité, etc.

Les matériaux envisagés sont le carbonate de calcium, les phosphates de calcium et des verres à base d’oxyde de silicium. Le dopage avec des éléments à l’état de traces (Sr, Mg et Zn) impliqués dans de nombreux processus enzymatiques, permettra de faciliter la cicatrisation, d’accélérer l’ossification et d’améliorer la consolidation os - implants. Le greffage moléculaire sera réalisé en vue d’améliorer les propriétés et les qualités des biomatériaux étudiés et donc la fonctionnalisation de leur surface. Par conséquent, l’ajout d’une ou de plusieurs fonctionnalités représente un potentiel d’avancées significatives concernant ces matériaux.

Actuellement, une partie de nos activités porte sur des verres bioactifs purs et dopés. La mise au point des différents paramètres nécessaires à la synthèse par fusion ou par voie sol-gel est en cours. Plusieurs compositions chimiques à base d’oxyde de silicium sont envisagées. Pour chacune d’elles, la caractérisation physico-chimique (étude structurale, biominéralisation…) permettra d’évaluer les propriétés intrinsèques et les interactions avec différents milieux. Pour ces matériaux, des évaluations in vitro  et par la suite in vivo permettront de mettre en œuvre leur comportement physicochimique et biologique comme le montre la figure suivante pour le composite aluminosilicate/ phosphate de calcium prélevé 3 mois après implantation dans un site tibial.

En ce qui concerne les évaluations biologiques, les membres de notre équipe relevant de la faculté d’odontologie développent des modèles cellulaires, originaux, dédiés à l'évaluation de la biocompatibilité des substituts osseux. Deux approches sont retenues :

  • le modèle des sphéroïdes : ce modèle tridimensionnel de culture autorise la prolifération et la différenciation optimales des cellules,
  • l'immortalisation de cellules saines : ces cellules, dont la physiologie doit être aussi proche que possible de l'in vivo , représentent un outil majeur pour l'expertise des substituts osseux. L'immortalisation des primo-cultures des cellules endothéliales est actuellement en cours. Elle sera suivie par celle des ostéoblastes.

Impact externe

Les contrats industriels sont nombreux : ils concernent des partenaires nationaux et internationaux. Des brevets ont été déposés par l'Université.

Il existe des collaborations internationales avec l'University of Southern California de Los Angeles, et avec le Canada (Programme franco-canadien 2003-2005 : responsables H. Oudadesse, L. Yahia)

Localisation

L'Equipe de Biomatériaux en Site Osseux est localisée sur 2 sites : Faculté de Chirurgie Dentaire et Campus de Beaulieu pour le laboratoire de Chimie.