Matrices synthétisées avec la condition 23

Les mêmes essais ont été conduits sur des matrices synthétisées avec la condition 23. Des matrices à 60 mg/mL et 90 mg/mL ont été utilisées.

La Figure 4-17 montre les courbes de traction pour cinq matrices issues de la condition 23 pour une concentration de 90 mg/mL. On constate que seuls trois des essais sont concluants. En effet, pour les essais notés ATB (vert) et ATC (rouge), les échantillons ont glissé dans les mors : les essais sont donc inexploitables.

On peut cependant remarquer que l’essai noté ATE, la courbe de traction présente des relaxations de la contrainte sans faire apparaitre de variation de déformation dans la zone où apparait un plateau. Ce phénomène pourrait être lié à un endommagement de la structure du collagène par glissement ou rupture interne. L’espacement entre deux maxima locaux conduit à une estimation d’une longueur interne de l’ordre de 420 µm.

Figure 4-17 : Essai de traction sur les matrices issues de la condition 23 à la même concentration de 90 mg/mL.

132 La Figure 4-18 synthétise les résultats concernant le module d’Young. Les matrices à 60 mg/mL (en rouge) et 90 mg/mL (en vert) sont issues de la même purification de collagène alors que les matrices à 90 mg/mL en bleu proviennent d’autres purifications. Pour les matrices à 90 mg/mL en vert, une valeur moyenne (pour 3 matrices) de 872  116 kPa est obtenue pour le module d’ Young. Celles issues des autres purifications (4 matrices) donnent une valeur de 905  230 kPa. Comme pour les matrices de la condition 1, l’augmentation de la concentration entraîne une augmentation du module d’Young, les matrices à 60 mg/mL donnant une valeur moyenne de 365  79 kPa.

Figure 4-18 : Mesures mécaniques sur des matrices synthétisées avec la condition 23 à 60 mg/mL (en rouge) et à 90 mg/mL (en vert et en bleu) provenant de purifications différentes de collagène.

L’allongement à la rupture pour les matrices à 90 mg/mL atteint 48 % et la contrainte maximale est de 280 kPa ± 81 kPa pour les matrices représentées par la barre bleue sur la Figure 4-19.

L’écart type pour le module d’ Young est assez important (905 ± 230 kPa dans un cas et 872 ± 116 kPa dans l’autre). Cela peut s’expliquer par le fait qu’elles proviennent de différentes purifications où sont utilisées différentes queues de rats (pas forcément toutes issues des mêmes types de rats). On notera que les matrices issues de différentes purifications (représentées en bleu) donnent un écart type plus important.

133 Le module d’Young de ces matrices synthétisées avec la condition 23, qui donne un contreplaqué, apparait être plus important que celui obtenu pour les matrices synthétisées avec la condition 1 qui donne une organisation cholestérique, et donc plus proche de la cornée humaine.

4.4 Conclusion

Dans ce chapitre nous avons vu que plusieurs conditions physicochimiques permettent de créer des matrices transparentes à 90 mg/mL. Une zone se dégage : celle des faibles concentrations en acide acétique. Cependant, seules certaines conditions permettent d’avoir une organisation cristal-liquide des solutions de collagène en contreplaqué. Ces conditions ont été présentées dans le chapitre précédent. Ainsi une condition se dégage des autres car elle présente un très bon compromis : la condition 23 (10 mM en acide acétique et 0,3 mM en acide chlorhydrique). En effet, elle permet d’avoir une phase cristal-liquide en contreplaqué et des matrices transparentes avec des fibrilles dont le diamètre est de l’ordre de 10-15 nm, (inférieur à la cornée) ce qui est nécessaire pour la transparence. Le MET a permis de voir que les matrices synthétisées avec cette condition présentent des domaines organisés en contreplaqué ce qui montre que l’organisation cristal-liquide est en partie conservée. Ceci est en adéquation avec ce qui a été obtenu pour les solutions fibrillées issues des microcellules. Ainsi, il est possible de créer des matrices transparentes et organisées à partir de la phase cristal-liquide à condition de travailler à une concentration supérieure à la concentration de transition qui correspond au passage de la phase isotrope à la phase cristal-liquide organisée. Différents paramètres, en plus de la condition physico-chimique (et donc du diamètre des fibrilles et de l’organisation), jouent sur la transparence comme le temps de fibrillogenèse ou le temps de maturation. Ainsi, les matrices voient leur transparence varier, mais globalement augmenter, durant les deux premières semaines avant d’atteindre un plateau et de rester stable durant des mois. Les matrices issues d’une phase cristal-liquide cholestérique comme celles obtenues avec la condition 1 sont quand même transparentes. Les matrices opaques présentent soit des fibrilles assez grosses, soit une organisation particulière comme on peut le voir sur la figure 4-11, qui ne permet pas aux molécules de collagène de se réorganiser au sein des fibrilles.

Les propriétés mécaniques des matrices augmentent avec la concentration en collagène (et donc également avec l’organisation, ce qu’on peut clairement voir avec la condition 1). Les matrices à 90 mg/mL présentent l’avantage d’être très transparentes (que ce soit la condition 1 ou la 23) et de posséder en même temps des bonnes propriétés mécaniques. Il apparaît que les matrices organisées en contreplaqué ont un module d’Young légèrement plus élevé (905 kPa environ contre 576 kPa).

134 Ainsi la condition 23 présente beaucoup d’avantages : une organisation en contreplaqué, une bonne transparence (supérieure à celle de la cornée) et des propriétés mécaniques proches de 1 MPa.

Points clés du chapitre 4 :

- différentes conditions physico-chimiques permettent d’obtenir des matrices transparentes (en moyenne 90 % pour un maximum de 96 %)

- la condition 23 (10 mM AC + 0,3 mM HCl) donne, à 90 mg/mL : une bonne transparence proche de 90%, une bonne organisation locale en contreplaqué et des propriétés mécaniques supérieures à la condition 1

- les organisations cholestériques peuvent également donner des matrices transparentes tout comme celles présentant une structure en contreplaqué - il existe un lien entre le pH et l’organisation contre-plaqué, mais il n’y a pas

de lien entre le pH et la transparence

- la taille moyenne des fibrilles dans les matrices est d’environ 10 à 15 nm

- augmentation de la transparence les deux premières semaines après la synthèse des matrices

- les matrices issues de la condition 23 (10mM AC + 0,3mM HCl) possèdent des domaines organisés en contreplaqué (organisation cristal-liquide en partie conservée) : conservation partielle de l’organisation

- propriétés mécaniques des matrices en contreplaqué supérieures à celles des matrices avec une structure cholestérique

- la condition 23 donne les meilleures propriétés mécaniques :

Condition ^Transmission maximale Limite à la rupture (kPa) Elongation (%) Module d'Young (kPa) Structure

C 23 87% 280 48% 900

C1 88% 258 45% 576

135

CHAPITRE 5

137