Conception, prototypage et test d’un bioréacteur actif pour la transplantation de l’œsophage

Details

Supervisors

Herman, Benoît ; Goussens, Alexandre

Faculty

Ecole polytechnique de Louvain

Degree label

Master [120] : ingénieur civil biomédical, à finalité spécialisée
Master [120] : ingénieur civil biomédical, à finalité spécialisée

Abstract

frCe mémoire explore le développement d’un bioréacteur actif innovant destiné à optimiser la recellularisation des greffons œsophagiens en vue de la transplantation. L’objectif principal est de concevoir un dispositif biomimétique capable de reproduire les conditions in vivo nécessaires pour une différenciation cellulaire efficace et une régénération fonctionnelle des tissus. Le bioréacteur intègre une stimulation mécanique avancée imitant les mouvements péristaltiques naturels de l’œsophage, en simulant le passage du bol alimentaire. Cette approche repose sur l’utilisation de sondes de Foley, sélectionnées pour leur compliance et leur adaptabilité, permettant ainsi de recréer une interaction dynamique entre les cellules et la matrice extracellulaire. En complément, le dispositif exploite une perfusion vasculaire directe via une artère et sa veine, une approche encore inédite pour ce type de greffon. Cette stratégie vise à améliorer la distribution des cellules jusque dans les couches profondes du tissu, favorisant ainsi une colonisation homogène. Une phase expérimentale a permis de valider la capacité des sondes de Foley à reproduire les contraintes mécaniques recherchées. Ces résultats ont mené à la conception d’un prototype intégrant un système de régulation du flux cellulaire. L'étanchéité du système de stimulation mécanique a été validé par des essais concluants. Les résultats attendus de ce projet ouvrent des perspectives prometteuses pour le développement de greffons œsophagiens viables et fonctionnels en offrant une solution durable aux patients souffrant de pathologies sévères de l’œsophage. This thesis explores the development of an innovative active bioreactor designed to optimize the recellularization of esophageal grafts for transplantation. The main objective is to design a biomimetic device capable of reproducing the in vivo conditions required for effective cellular differentiation and functional tissue regeneration. The bioreactor integrates advanced mechanical stimulation imitating the natural peristaltic movements of the esophagus, by simulating the passage of the food bolus. This approach relies on the use of Foley catheters, selected for their compliance and adaptability, thus enabling a dynamic interaction between the cells and the extracellular matrix. In addition, the device uses direct vascular perfusion through an artery and its vein, an approach that has not yet been applied to this type of graft. This strategy aims to improve cell distribution into the deeper layers of the tissue, thereby promoting homogeneous colonization. An experimental phase confirmed the ability of Foley catheters to reproduce the desired mechanical constraints. These results led to the design of a prototype incorporating a system for regulating cell flow. The tightness of the mechanical stimulation system was validated through successful tests. The expected results of this project open promising perspectives for the development of viable and functional esophageal grafts, offering a lasting solution for patients suffering from severe esophageal diseases.