Approches numériques et expérimentales intégrées pour un modèle in vitro alternatif à l'expérimentation animale en ingénierie tissulaire osseuse // Integrated digital and experimental approaches for an in vitro model as an alternative to animal experiment

Le Parlement européen a approuvé en septembre 2021 une résolution en faveur d'une transition vers une innovation fondée sur les principes des 3R (Remplacer, Réduire, Raffiner), visant à éliminer progressivement l'usage des animaux en recherche, en tests réglementaires et en enseignement. En orthopédie, le développement de modèles précliniques in vitro devient une priorité pour étudier les mécanismes de réparation osseuse, en particulier dans des contextes pathologiques complexes tels que l'ostéoporose, le diabète, l'obésité ou les maladies rares affectant la formation osseuse, sans recours à l'expérimentation animale. La recherche en ingénierie tissulaire osseuse s'inscrit dans cette démarche translationnelle, visant à proposer des alternatives expérimentales aux différentes phases des essais cliniques, grâce à la mise au point de modèles précliniques prédictifs et éthiques. Cependant, les modèles disponibles (modèles monotypiques en monocouches bidimensionnelles in vitro) ne sont pas physiologiquement pertinents. Pour s'affranchir de ces limitations, l'utilisation de substituts tissulaires, ou organoïdes, est désormais admis pour l'évaluation des candidats médicaments. Les organoïdes, structures cellulaires tridimensionnelles auto-organisées, reproduisent des aspects clés de l'architecture et de la physiologie osseuse. Ce projet d'ingénierie tissulaire vise à développer un bioréacteur innovant, instrumenté et modélisé, associé à un hydrogel microporeux offrant aux cellules un microenvironnement 3D propice à la formation d'organoïdes osseux vascularisés. Le système vise à reproduire in vitro les conditions mécaniques auxquelles le tissu osseux est soumis in vivo au stade précoce de sa réparation (cal mou).
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In September 2021, the European Parliament adopted a resolution supporting a transition toward innovation based on the 3Rs principles (Replace, Reduce, Refine), aiming to progressively eliminate the use of animals in research, regulatory testing, and education. In orthopedics, the development of in vitro preclinical models has become a priority for investigating bone repair mechanisms, particularly in complex pathological contexts such as osteoporosis, diabetes, obesity, or rare bone formation disorders, without relying on animal experimentation. Research in bone tissue engineering aligns with this translational approach, seeking to provide experimental alternatives to the various phases of clinical trials through the development of predictive and ethically sound preclinical models. However, currently available models (monotypic, two-dimensional in vitro monocultures) lack physiological relevance. To overcome these limitations, the use of tissue substitutes, or organoids, is now accepted for the evaluation of drug candidates. Organoids—self-organized, three-dimensional cellular structures—recapitulate key aspects of bone architecture and physiology. This tissue engineering project aims to develop an innovative, instrumented, and modeled bioreactor, coupled with a microporous hydrogel that provides cells with a 3D microenvironment conducive to the formation of vascularized bone organoids. The system is designed to reproduce in vitro the mechanical conditions to which bone tissue is exposed in vivo during the early stages of repair (soft callus formation).
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Début de la thèse : 01/10/2026

Contrats ED : Programme blanc GS-SIS

Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes

579 Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences

Formation en génie biologique, génie biomédicale, génie mécanique, biomatériaux ou génie des procédés ; bases en mécanique et phénomènes de transport souhaités (mécanique des fluides et transferts de matière) ; goût pour l'expérimentation et/ou la modélisation.
Training in biological engineering, biomedical engineering, mechanical engineering, biomaterials or process engineering; background in mechanics and transport phenomena preferred (fluid mechanics and mass transfer); taste for experimentation and/or modeling.