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Mise au point d’un modèle tridimensionnel pour l’évaluation des biosubstituts osseux in vitro

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2010-01-01

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An error has been introduced during the publication process of the original article (Figure 5, 6 and 7 are missing). The evaluation of innovative bone substitutes requires the development of an optimal model close to physiological conditions. An interesting alternative is the use of an immortalized cell line to construct multicellular spheroids, that is, three-dimensional (3D) cultures. In this study, a modified hanging drops method has resulted in the generation of spheroids with a well established human Fetal OsteoBlasts line (hFOB 1.19), and tests have been focused on the effect of 45S5 bioglass ionic dissolution products in comparison with two-dimensional (2D) cultures. Depending on cell culture type, quantitative analysis (cell proliferation, viability/cytotoxicity, cellular cycle) and qualitative analysis (electron microscopy, genes expression) showed a differential effect. Cell proliferation was enhanced in 2D conditioned cultures in accordance with literature data, but decreased in 3D cultures submitted to the same conditions, without change of gene expression patterns. The decrease of cell proliferation, observed in conditioned spheroids, appears to be in agreement with clinical observations showing the insufficiency of commercially available bioglasses for bone repairing within non bearing sites, such as periodontal defects or small bone filling in general. Therefore, we suggest that this model could be adapted to the screening of innovative bioactive materials by laboratory techniques already available and extended monitoring of their bioactivity. Also, it could be applied to the co-cultivation of mixed cell populations, for example, co-culture of endothelial and bone cells that would be a model of interest for the study of biomaterials implanted in bone site. Furthermore, it might be of interest to study the effect of biomaterials on stem cells or osteoblasts harvested from the patient and cultivated in 3D spheroids as a scaffold in tissue engineering applications. Durant le processus de publication, une erreur est apparue dans l’article original (les Figures 5, 6 et 7 n’ont pas été publiées). L’évaluation des substituts osseux nécessite la mise au point d’un modèle de culture le plus proche possible du modèle physiologique. Une alternative intéressante consiste en l’utilisation d’une lignée osseuse immortalisée pour la préparation de sphéroïdes multicellulaires correspondant à une culture tridimensionnelle (3D). Dans ce travail, l’adaptation d’une technique en gouttes suspendues a abouti à la génération de sphéroïdes à partir de la lignée standardisée hFOB1.19 (human Fetal OsteoBlast) et les tests ont porté sur l’étude de l’effet des produits ioniques de dissolution du bioverre 45S5 en comparaison avec des cultures bidimensionnelles (2D). Selon le type de culture, les analyses quantitatives (prolifération cellulaire, viabilité/cytotoxicité, cycles cellulaires) et qualitatives (microscopie électronique, expression des marqueurs génétiques) ont montré un effet différentiel du bioverre. En effet, la prolifération cellulaire est augmentée en cultures 2D conditionnées conformément aux données de la littérature mais, si l’on conserve le même conditionnement, elle est significativement diminuée en cultures 3D sans modification de l’expression génique dans les deux cas. Ce ralentissement de la prolifération cellulaire, constatée au sein des sphéroïdes, paraît être en accord avec l’inefficacité clinique des bioverres commercialement disponibles pour la réparation osseuse en sites non porteurs tels que les défauts parodontaux et les comblements de défauts critiques en général. D’où l’intérêt du modèle sphéroïde qui pourrait être adapté à l’évaluation rapide de biomatériaux innovants, par des techniques de laboratoire couramment utilisées, et à l’étude de leurs effets bioactifs sur une période prolongée.

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dcterms:dateCopyrighted

2010-01-01

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© SFMBCB 2010

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SFMBCB

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