Reportage Photo

Reproduction de la composition et de l'organisation 3D des os humains avec du collagène et de l'apatite

La variation de concentration du collagène permet d'obtenir un matériau biomimétique plus ou moins visqueux, étudié ici sous deux formulations : injectable et préformé (en "bulk") . À terme, l'objectif est de faire de la réparation osseuse et de diagnostiquer des maladies.

20250082_0008
21 médias
20250082_0008
Open media modal
Injection d'un mélange apatite-collagène dans des moules

Injection d'un mélange apatite-collagène dans des moules, afin de fabriquer un matériau qui mime le tissu osseux. Pour obtenir une forme injectable, le collagène a été concentré par atomisation-séchage ("spray-drying") afin d'obtenir une poudre de microparticules denses de collagène, qui sont ensuite mélangées avec des cristaux d'apatites biomimétiques et un solvant aqueux. Après le démoulage, les matrices obtenues pourront être caractérisées par différentes techniques. Les scientifiques…

Photo
20250082_0008
Injection d'un mélange apatite-collagène dans des moules
20250082_0002
Open media modal
Extraction de collagène de type I d'un tendon de queue de rat

Extraction de collagène de type I d'un tendon de queue de rat afin de fabriquer un matériau biomimétique qui imite l'organisation 3D du tissu osseux. Le collagène issu des queues de rats est utilisé au laboratoire pour sa composition très similaire au collagène commercial. Les filaments récupérés sont coupés et immergés dans de l'acide acétique, puis du sel est ajouté pour séparer le collagène par précipitation. Les scientifiques cherchent à reproduire la composition et l'organisation 3D des os…

Photo
20250082_0002
Extraction de collagène de type I d'un tendon de queue de rat
20250082_0003
Open media modal
Extraction de collagène de type I d'un tendon de queue de rat

Extraction de collagène de type I d'un tendon de queue de rat afin de fabriquer un matériau biomimétique qui imite l'organisation 3D du tissu osseux. Le collagène issu des queues de rats est utilisé au laboratoire pour sa composition très similaire au collagène commercial. Les filaments récupérés sont coupés et immergés dans de l'acide acétique, puis du sel est ajouté pour séparer le collagène par précipitation. Les scientifiques cherchent à reproduire la composition et l'organisation 3D des os…

Photo
20250082_0003
Extraction de collagène de type I d'un tendon de queue de rat
20250082_0004
Open media modal
Mélange dans un mortier de microparticules de collagène avec des cristaux d'apatite

Mélange dans un mortier de microparticules de collagène avec des cristaux d'apatite pour fabriquer un matériau biomimétique imitant l'organisation 3D du tissu osseux. L'ajout d'un solvant aqueux permet ensuite d'obtenir une pâte homogène qui imite les composants du tissu osseux et qui demeure injectable malgré sa densité en collagène et sa viscosité. Les scientifiques cherchent à reproduire la composition et l'organisation 3D des os humains, composés d'apatite et de collagène de type I…

Photo
20250082_0004
Mélange dans un mortier de microparticules de collagène avec des cristaux d'apatite
20250082_0005
Open media modal
Concentration de collagène par atomisation-séchage ("spray dying")

Concentration de collagène par atomisation-séchage ("spray dying"), pour obtenir une forme injectable d'un matériau collagène-apatite mimant, après injection, l'organisation 3D du tissu osseux. Une solution acide de collagène est pulvérisée en microgouttelettes dans une buse, à l'aide d'une pompe. Simultanément, un flux d'air est injecté afin de sécher très rapidement les gouttelettes et ainsi de former une poudre de microparticules très dense en collagène. Elle est ensuite mélangée avec un…

Photo
20250082_0005
Concentration de collagène par atomisation-séchage ("spray dying")
20250082_0006
Open media modal
Concentration de collagène par atomisation-séchage ("spray dying")

Concentration de collagène par atomisation-séchage ("spray dying"), pour obtenir une forme injectable d'un matériau collagène-apatite mimant, après injection, l'organisation 3D du tissu osseux. Une solution acide de collagène est pulvérisée en microgouttelettes dans une buse, à l'aide d'une pompe. Simultanément, un flux d'air est injecté afin de sécher très rapidement les gouttelettes et ainsi de former une poudre de microparticules très dense en collagène. Elle est ensuite mélangée avec un…

Photo
20250082_0006
Concentration de collagène par atomisation-séchage ("spray dying")
20250082_0007
Open media modal
Injection d'un mélange apatite-collagène dans des moules

Injection d'un mélange apatite-collagène dans des moules, afin de fabriquer un matériau qui mime le tissu osseux. Pour obtenir une forme injectable, le collagène a été concentré par atomisation-séchage ("spray-drying") afin d'obtenir une poudre de microparticules denses de collagène, qui sont ensuite mélangées avec des cristaux d'apatites biomimétiques et un solvant aqueux. Après le démoulage, les matrices obtenues pourront être caractérisées par différentes techniques. Les scientifiques…

Photo
20250082_0007
Injection d'un mélange apatite-collagène dans des moules
20250082_0009
Open media modal
Injection-dialyse de collagène dans des moules pour obtenir des matériaux préformés (en "bulk")

Injection-dialyse de collagène dans des moules mimant la forme de défauts osseux pour obtenir des matériaux préformés (en "bulk") mimant la composition du tissu osseux et s'adaptant à l'espace d'implantation. Une solution diluée de collagène est injectée dans le moule puis est immergée dans un bain de polymère avec une concentration contrôlée. Les molécules du collagène s'organisent alors en une structure spécifique selon les conditions appliquées. Cette méthode bioinspirée imite la sécrétion…

Photo
20250082_0009
Injection-dialyse de collagène dans des moules pour obtenir des matériaux préformés (en "bulk")
20250082_0010
Open media modal
Injection-dialyse de collagène dans des moules pour obtenir des matériaux préformés (en "bulk")

Injection-dialyse de collagène dans des moules mimant la forme de défauts osseux pour obtenir des matériaux préformés (en "bulk") mimant la composition du tissu osseux et s'adaptant à l'espace d'implantation. Une solution diluée de collagène est injectée dans le moule puis est immergée dans un bain de polymère avec une concentration contrôlée. Les molécules du collagène s'organisent alors en une structure spécifique selon les conditions appliquées. Cette méthode bioinspirée imite la sécrétion…

Photo
20250082_0010
Injection-dialyse de collagène dans des moules pour obtenir des matériaux préformés (en "bulk")
20250082_0011
Open media modal
Matériau biomimétique préformé (en "bulk") à base de collagène, d'apatite et de solvant aqueux

Matériau biomimétique préformé (en "bulk") à base de collagène, d'apatite et de solvant aqueux, qui reproduit les composants majoritaires du tissu osseux. Les scientifiques cherchent à reproduire la composition et l'organisation 3D des os humains, composés d'apatite et de collagène de type I organisés en phase cholestérique, c'est-à-dire en contreplaqué torsadé. Pour cela, ils s'appuient sur les propriétés lyotropes du collagène, un "cristal-liquide" dont l'auto-assemblage des molécules varie…

Photo
20250082_0011
Matériau biomimétique préformé (en "bulk") à base de collagène, d'apatite et de solvant aqueux
20250082_0012
Open media modal
Matériau biomimétique préformé (en "bulk") à base de collagène, d'apatite et de solvant aqueux

Matériau biomimétique préformé (en "bulk") à base de collagène, d'apatite et de solvant aqueux, qui reproduit les composants majoritaires du tissu osseux. Les scientifiques cherchent à reproduire la composition et l'organisation 3D des os humains, composés d'apatite et de collagène de type I organisés en phase cholestérique, c'est-à-dire en contreplaqué torsadé. Pour cela, ils s'appuient sur les propriétés lyotropes du collagène, un "cristal-liquide" dont l'auto-assemblage des molécules varie…

Photo
20250082_0012
Matériau biomimétique préformé (en "bulk") à base de collagène, d'apatite et de solvant aqueux
20250082_0013
Open media modal
Matériau biomimétique préformé (en "bulk") à base de collagène, d'apatite et de solvant aqueux

Matériau biomimétique préformé (en "bulk") à base de collagène, d'apatite et de solvant aqueux, qui reproduit les composants majoritaires du tissu osseux. Les scientifiques cherchent à reproduire la composition et l'organisation 3D des os humains, composés d'apatite et de collagène de type I organisés en phase cholestérique, c'est-à-dire en contreplaqué torsadé. Pour cela, ils s'appuient sur les propriétés lyotropes du collagène, un "cristal-liquide" dont l'auto-assemblage des molécules varie…

Photo
20250082_0013
Matériau biomimétique préformé (en "bulk") à base de collagène, d'apatite et de solvant aqueux
20250082_0014
Open media modal
Observation par microscope optique à lumière polarisée (MOLP) d'une coupe d'os compact humain

Observation par microscope optique à lumière polarisée (MOLP) d'une coupe d'os compact humain. Cette technique est utilisée pour étudier la qualité d'échantillons osseux, en détectant d'éventuelles perturbations dans les réseaux de collagène liées à certaines pathologies. Le MOLP est aussi utilisé pour observer des matrices collagène-apatite imitant la structure en contre-plaqué torsadé, sorte de brique élémentaire du tissu osseux mature. Les motifs anisotropes particuliers de la structure de…

Photo
20250082_0014
Observation par microscope optique à lumière polarisée (MOLP) d'une coupe d'os compact humain
20250082_0015
Open media modal
Observation par microscope optique à lumière polarisée (MOLP) d'une coupe d'os compact humain

Observation par microscope optique à lumière polarisée (MOLP) d'une coupe d'os compact humain. Cette technique est utilisée pour étudier la qualité d'échantillons osseux, en détectant d'éventuelles perturbations dans les réseaux de collagène liées à certaines pathologies. Le MOLP est aussi utilisé pour observer des matrices collagène-apatite imitant la structure en contre-plaqué torsadé, sorte de brique élémentaire du tissu osseux mature. Les motifs anisotropes particuliers de la structure de…

Photo
20250082_0015
Observation par microscope optique à lumière polarisée (MOLP) d'une coupe d'os compact humain
20250082_0016
Open media modal
Observation par microscope optique à lumière polarisée (MOLP) d'une coupe d'os compact humain

Observation par microscope optique à lumière polarisée (MOLP) d'une coupe d'os compact humain. Cette technique est utilisée pour étudier la qualité d'échantillons osseux, en détectant d'éventuelles perturbations dans les réseaux de collagène liées à certaines pathologies. Le MOLP est aussi utilisé pour observer des matrices collagène-apatite imitant la structure en contre-plaqué torsadé, sorte de brique élémentaire du tissu osseux mature. Les motifs anisotropes particuliers de la structure de…

Photo
20250082_0016
Observation par microscope optique à lumière polarisée (MOLP) d'une coupe d'os compact humain
20250082_0017
Open media modal
Coupes histologiques de matrices imitant la structure osseuse, imprégnées avec différents colorants

Coupes histologiques de matrices imitant la structure osseuse, imprégnées avec différents colorants utilisés classiquement pour les tissus biologiques. Ces lames sont observées par microscope optique à lumière polarisée (MOLP) pour visualiser les motifs anisotropes particuliers de la structure des matrices. Toute perturbation du réseau pourrait indiquer une différence de concentration en collagène. Le MOLP est aussi utilisé pour étudier la qualité d'échantillons osseux, en détectant d…

Photo
20250082_0017
Coupes histologiques de matrices imitant la structure osseuse, imprégnées avec différents colorants
20250082_0018
Open media modal
Coupes histologiques de matrices imitant la structure osseuse, imprégnées avec différents colorants

Coupes histologiques de matrices imitant la structure osseuse, imprégnées avec différents colorants utilisés classiquement pour les tissus biologiques. Ces lames sont observées par microscope optique à lumière polarisée (MOLP) pour visualiser les motifs anisotropes particuliers de la structure des matrices. Toute perturbation du réseau pourrait indiquer une différence de concentration en collagène. Le MOLP est aussi utilisé pour étudier la qualité d'échantillons osseux, en détectant d…

Photo
20250082_0018
Coupes histologiques de matrices imitant la structure osseuse, imprégnées avec différents colorants
20250082_0019
Open media modal
Installation d'échantillons dans un microscope électronique à balayage (MEB)

Installation d'échantillons dans un microscope électronique à balayage (MEB). Ce type de microscopie permet d'observer, à différentes échelles, des matériaux mimant les l'organisation 3D du tissu osseux synthétisé en laboratoire, ainsi que des coupes d'os pathologiques ou saines. L'objectif est de mettre en évidence des similarités de microstructures entre les deux. Les scientifiques cherchent à reproduire la composition et l'organisation 3D des os humains, composés d'apatite et de collagène de…

Photo
20250082_0019
Installation d'échantillons dans un microscope électronique à balayage (MEB)
20250082_0020
Open media modal
Installation d'échantillons dans un microscope électronique à balayage (MEB)

Installation d'échantillons dans un microscope électronique à balayage (MEB). Ce type de microscopie permet d'observer, à différentes échelles, des matériaux mimant l'organisation 3D du tissu osseux synthétisé en laboratoire, ainsi que des coupes d'os pathologiques ou saines. L'objectif est de mettre en évidence des similarités de microstructures entre les deux. Les scientifiques cherchent à reproduire la composition et l'organisation 3D des os humains, composés d'apatite et de collagène de…

Photo
20250082_0020
Installation d'échantillons dans un microscope électronique à balayage (MEB)
20250082_0021
Open media modal
Installation d'échantillons dans un microscope électronique à balayage (MEB)

Installation d'échantillons dans un microscope électronique à balayage (MEB). Ce type de microscopie permet d'observer, à différentes échelles, des matériaux mimant l'organisation 3D du tissu osseux synthétisé en laboratoire, ainsi que des coupes d'os pathologiques ou saines. L'objectif est de mettre en évidence des similarités de microstructures entre les deux. Les scientifiques cherchent à reproduire la composition et l'organisation 3D des os humains, composés d'apatite et de collagène de…

Photo
20250082_0021
Installation d'échantillons dans un microscope électronique à balayage (MEB)
20250082_0022
Open media modal
Rangement d'échantillons d'un matériau mimant l'organisation 3D du tissu osseux et de coupes d'os

Rangement d'échantillons d'un matériau mimant l'organisation 3D du tissu osseux ainsi que des coupes d'os pathologique ou saines. L'objectif est de mettre en évidence des similarités de microstructures entre les matrices réalisées en laboratoire et les tissus biologiques minéralisés, grâce notamment à la microscopie électronique à balayage (MEB). Les scientifiques cherchent à reproduire la composition et l'organisation 3D des os humains, composés d'apatite et de collagène de type I organisés en…

Photo
20250082_0022
Rangement d'échantillons d'un matériau mimant l'organisation 3D du tissu osseux et de coupes d'os

Thématiques scientifiques

CNRS Images,

Nous mettons en images les recherches scientifiques pour contribuer à une meilleure compréhension du monde, éveiller la curiosité et susciter l'émerveillement de tous.