Soutenance de thèse de SCARABELLI Romain
Titre de thèse
Vers le développement de pansements fonctionnels bioactifs pour la gestion de plaies a fort risque infectieux en environnement dégradé
Towards the development of functional bioactive dressings for the treatment of high-infection risk wounds in degraded environments
Résumé de la thèse
Ce projet de thèse porte sur le développement de pansements bioactifs à partir de
nanofibres électrofilées biocompatibles et biodégradables, fonctionnalisées par des
nanoparticules (NPs) métalliques et inorganiques, destinées à limiter le risque infectieux
et à favoriser la cicatrisation du tissu cutané lésé en environnement dégradé (ex : soldat
en opération). En effet, les pansements conventionnels employés dans ce domaine sont
majoritairement inertes, ou proposent des fonctionnalités curatives limitées. A l'heure
actuelle, les formulations plus avancées à base de films, hydrogels, hydrocolloïdes ou de
mousses demeurent peu adaptées en raison notamment de conditions de stockage, de
protocoles d'utilisation lourds et de contre-indications en risque infectieux. Au cours de
ce projet de thèse, des membranes nanofibreuses ont été électrofilées à base de poly(ɛcaprolactone)
et élaborées à partir d'un système de solvant non-toxique, puis
caractérisées afin de relier les paramètres structuraux du matériau aux propriétés
physico-chimiques et biologiques des nanofibres. Les NPs ont été synthétisées par des
méthodes éco-responsables, notamment l'ablation laser en milieu liquide et par chimie
douce, garantissant l'absence de toxicité résiduelle due à des précurseurs ou solvants
dangereux. Leur intégration à la matrice nanofibreuse a été assurée par un protocole
« one pot », permettant l'interchangeabilité des charges bioactives sans modification du
procédé. Les formulations obtenues ont ensuite été soumises à une évaluation biologique
systématique incluant des mesures de cytocompatibilité et de réponse cellulaire, ainsi que
de premières évaluations des interactions avec le sang et de l'activité antibactérienne. Ces
travaux ont permis d'identifier des formulations aux profils complémentaires, orientées
respectivement vers la prolifération cellulaire et vers l'accélération de la coagulation, et
établissent une plateforme de fonctionnalisation modulable dont les propriétés peuvent
être ajustées selon la nature de la plaie. Au-delà du cadre militaire, cette approche
pourrait aussi présenter un intérêt en milieu hospitalier civil, notamment dans la gestion
des plaies chroniques et en chirurgie réparatrice.
Thesis resume
This thesis project is based on the development of bioactive wound dressings from
biocompatible and biodegradable electrospun nanofibers, functionalized with metallic
and inorganic nanoparticles (NPs), intended to limit infection risk and promote the
healing of injured skin tissue in degraded environments (e.g. deployed soldiers).
Conventional dressings used in this setting are often inert or offer limited curative
functionality. More advanced formulations based on films, hydrogels, hydrocolloids, or
foams remain poorly suited to such conditions, notably because of their storage
requirements, application protocols and contraindications in the presence of infection
risk. Electrospun poly(ε-caprolactone) nanofibrous membranes were produced from a
non-toxic solvent system, then characterized in order to relate the structural parameters
of the material to the physico-chemical and biological properties of the nanofibers. The
NPs were synthesized by environmentally responsible methods, namely pulsed laser
ablation in liquid and soft chemistry, ensuring the absence of residual toxicity from
hazardous precursors or solvents. Their incorporation into the nanofibrous matrix was
achieved through a one-pot protocol allowing the bioactive payload to be interchanged
without any modification of the process.
The resulting formulations were then subjected to systematic biological evaluation:
cytocompatibility and cellular response, as well as preliminary studies of interaction with
blood and antibacterial activity. This work identified formulations with complementary
profiles, oriented respectively towards cell proliferation and towards accelerated blood
clotting, and establishes a tunable functionalization platform whose properties can be
adjusted according to the nature of the wound. Beyond the military context, this approach
could also be of interest in civilian hospital settings, particularly in the management of
chronic wounds and in reconstructive surgery.