Etude de l’influence de la composition chimique et de la microstructure de céramiques de phosphate de calcium sur la réponse cellulaire ostéoblastique et ostéoclastique

La compréhension de la régénération osseuse au niveau cellulaire et moléculaire a beaucoup évolué, et est toujours en cours. Par contre, l’influence de la composition chimique et de la microstructure des biomatériaux sur la réponse cellulaire est encore mal comprise. Dans la mesure où les conclusions sur l’efficacité d’une substitution ionique et particulièrement en silicium et en carbonate ainsi que l’influence de la microstructure sur l’activité des ostéoblastes et des ostéoclastes divergent, l’objectif de cette partie est de savoir si l’on pourra être en mesure de discriminer l’influence de la microstructure et de la composition chimique des 6 céramiques de phosphate de calcium synthétisées sur l’activité cellulaire. Pour ce faire, des analyses ACP ont été utilisées. Cela permet de sortir des tendances globales sur ce qui peut être corrélé, ce qui peut être inversement corrélé et savoir ce qui pourra être comparé ou non et méritera d’être étudié plus en détail dans les parties suivantes. Etant donné que deux types cellulaires, (MC3T3-E1 et RAW 264.7) et plusieurs points de cinétique ont été utilisés, (Figure 34), les analyses ACP ont été réalisées en sélectionnant les résultats des évaluations biologiques, propres à chaque type cellulaire, afin de rendre l’information lisible et d’essayer d’en tirer le plus de corrélations possibles. En plus des analyses ACP réalisées avec les évaluations biologiques, deux analyses ACP ont été réalisées en prenant respectivement en compte les mesures de concentration calcique du milieu de culture des 6 biocéramiques, cultivées ou non avec les MC3T3-E1 et du milieu de culture des 6 biocéramiques, cultivées ou non avec les RAW 264.7. Cela, afin de tenter de corréler les réponses biologiques des cellules avec les concentrations en calcium du milieu. En effet, comme énoncé précédemment, les biocéramiques de phosphate de calcium libèrent du calcium dans l’environnement, communément reconnu pour réguler l’activité cellulaire de façon dose dépendante.

Dans cette première approche, les résultats individuels de chaque caractérisation ne seront pas analysés en détail. Ils le seront dans les paragraphes IV.2 à IV.4 qui suivent. Seules les grandes tendances seront précisées ici. La courbe de décroissance des composantes principales et la matrice finale de corrélation variables-composantes principales a permis de confirmer que l’on peut négliger les autres composantes à partir de la 3ème composante et ne garder que les deux composantes principales, donc rester en 2 dimensions, sur deux axes. Ces deux axes traitent 88 % de l’ensemble des informations (Annexe 10). En fonction de l’orientation préférentielle des enveloppes, les groupes CHA dense et CHA poreuse présenteraient des comportements différents par rapport aux autres groupes. Une réponse biologique sera donc spécifique de ces deux biomatériaux comparée à tous les autres biomatériaux. L’orientation des vecteurs : densité cellulaire à 24 h, densité cellulaire à 1 h, prolifération cellulaire à 24 h, viabilité à 1 h, viabilité à 48 h et densité cellulaire à 48 h, laisse suggérer que ces réponses biologiques seront très certainement différentes sur ces biomatériaux CHA, quelle que soit la microstructure, comparées aux autres biomatériaux.

Les quatre autres enveloppes sont moins bien dissociées. Ces 4 autres groupes partageront probablement des réponses biologiques communes. Néanmoins, en fonction de l’orientation des vecteurs, il a été possible d’identifier un deuxième groupe. Il s’agit de SiHA poreuse et HA poreuse, qui ont des enveloppes orientées préférentiellement vers la même direction. Cela laisse penser que ces deux biomatériaux présenteront des réponses biologiques spécifiques, dues à leur microstructure poreuse commune. SiHA dense possède une enveloppe avec une zone de recouvrement très étendue qui chevauche les enveloppes SiHA et HA poreuses, mais aussi HA dense. Par conséquent, cela signifie que le matériau SiHA dense partagera des caractéristiques communes avec SiHA poreuse et HA poreuse, mais aussi avec HA dense. Si les biomatériaux SiHA denses et poreuses partagent des caractéristiques communes ont peut penser que le silicium est intervenu de façon spécifique dans la réponse cellulaire. L’orientation du vecteur surface cellulaire à 1 h laisse présumer que ce paramètre biologique est influencé par les biomatériaux SiHA denses et SiHA poreuses.