Conception d'un bioréacteur de haute performance permettant la stimulation et la caractérisation mécanique à long terme des tendons de queue de rat

Abstract

Le Laboratoire Biométiss oeuvre dans le domaine de la mécanobiologie. Ses recherches visent à mieux comprendre l’évolution des propriétés viscoélastiques in vitro des tissus conjonctifs mous vivants sous chargement mécanique. L’outil premier de ce type de recherche in vitro se nomme bioréacteur. Il permet la mimique des sollicitations mécano-biochimiques physiologiques ou traumatiques auxquelles sont soumis les tissus in vivo ainsi que la caractérisation destructive ou non-destructive de leurs propriétés viscoélastiques. En 2007, un premier bioréacteur destiné à la stimulation et la caractérisation in vitro à long terme de tendons de queue de rat a été conçu et fabriqué par un membre de Biométiss (Huppé, 2007). L’expérience acquise avec celui-ci a permis d’acquérir une meilleure définition des besoins du laboratoire. Elle a aussi permis d’identifier certaines limitations principalement associées à la convivialité ainsi qu’à la qualité de mesure et de contrôle de ce premier bioréacteur. Il a alors été convenu que la conception d’un nouveau bioréacteur était nécessaire et préférable à la modification du premier bioréacteur. C’est ainsi qu’a pris naissance le projet de maîtrise portant sur la conception d'un bioréacteur de haute performance permettant la stimulation et la caractérisation mécanique à long terme des tendons de queue de rat. L’approche de conception inspirée des machines de haute précision et adoptée pour concevoir le bioréacteur a permis d’avoir un regard nouveau sur le bioréacteur et mettre en oeuvre plusieurs innovations importantes. Les concepts novateurs de servo-actionneur personnalisé, d’isolation vibratoire à deux niveaux ou de labyrinthe mobile, pour n’en nommer que quelques-uns, ont permis d’atteindre de hautes performances. Les fruits de ces innovations sont entre autres : - L’amélioration de la qualité de mesure et de contrôle résultant de la stimulation et de la caractérisation mécanique; - L’optimisation de la convivialité d’utilisation; - La minimisation du facteur humain sur les résultats. Finalement, l’article intitulé A Roadmap for the Design of Bioreactors in Mechanobiological Research and Engineering of Load-Bearing Tissues par Viens et al. (2011) a été rédigé à partir de l’expérience de conception vécue dans le cadre du présent projet. Il propose une approche structurée, basée sur l’analyse du cycle d’utilisation du bioréacteur et de la routine de stimulation et de caractérisation mécanique, permettant d’élaborer un cahier des charges fonctionnelles complet et exact. Il est espéré que cet article permettra de guider le chercheur à travers cette étape décisive et ardue du processus de conception d’un bioréacteur.