Dissertations / Theses: 'Cellules souches pluripotentes – Embryons'

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Pijoff, Yannicke. "Colonisation embryonnaire et compétence chimérique des cellules souches pluripotentes : étude chez la souris, le lapin et le chimpanzé." Electronic Thesis or Diss., Lyon 1, 2024. http://www.theses.fr/2024LYO10255.

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Abstract:

Les cellules souches pluripotentes (PSC) naïves ont la capacité de réintégrer le développement embryonnaire normal et de produire des fœtus chimériques chez les rongeurs. Cependant, les PSC naïves provenant d'espèces autres que les rongeurs présentent une capacité nettement moins efficace à coloniser les embryons. Actuellement, notre compréhension des mécanismes impliqués dans la formation des chimères est limitée. Le projet avait pour objectif de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans la capacité des PSC à coloniser l’embryon pré-implantatoire. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés aux caractéristiques spécifiques des PSC capables de coloniser. Au laboratoire nous avons obtenus des lignées de PSC de lapin et une lignée de PSC de chimpanzé capable de coloniser l’embryon pré-implantatoire de lapin. Nous avons alors séquencé et analysé le transcriptome de ces lignées de PSC de lapin et de chimpanzé pour identifier les caractéristiques moléculaires des PSC capables de coloniser. Ainsi, nous avons montré que les PSC capables de coloniser active la signalisation PI3K, répriment la signalisation Hippo et modulent les voies impliquées dans les interactions cellulaires et la régulation du cytosquelette. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés aux mécanismes moléculaires intervenant durant la colonisation de l’embryon par les PSC. Pour cela, nous avons séquencé des embryons de lapin chimériques 48h après injection de PSC de chimpanzé ou de souris capables de coloniser. L’analyse du transcriptome des PSC injectées a révélé une augmentation de la signalisation PI3K/AKT ainsi que des voies de signalisations impliquées dans les jonctions cellulaires, les adhésions cellulaires et les régulations du cytosquelette, suggérant des interactions hôte-PSC injectés. De plus, l’analyse a également révélé qu’une partie de l’épiblaste de l’embryon hôte est composé de PSC injectées sans altération de l’identité de l’hôte. En conclusion, lors de la colonisation, les PSC et les cellules de l’embryon hôte interagissent et communiquent pour harmoniser leur développement
Naïve pluripotent stem cells (PSC) possess the ability to re-enter normal development and generate chimeric fetuses in rodents. However, naïve PSCs from non-rodent species exhibit a significantly less efficient capacity to colonize embryos. Currently, our understanding of the mechanisms involved in chimera formation is limited. The project aimed to decipher these mechanisms. Firstly, we focused on hallmarks of chimeric competent PSCs. In the lab, we obtained chimeric competent PSCs in rabbit and chimpanzee that we analyzed by RNA sequencing analysis to identify the molecular signature of chimeric competent PSCs. We showed that rabbit, chimpanzee as well as mouse PSCs enhance PI3K/AKT signaling, downregulate Hippo signaling and modulate cellular interactions and regulation of cytoskeleton. Secondly, we investigated mechanisms taking place during embryo colonization by PSCs. To this aim, we performed a single-cell RNA sequencing analysis of rabbit embryos colonized by chimpanzee and mouse PSCs. The analysis revealed that injected PSCs increased PI3K/AKT signaling and other signaling pathways involved in cell junction, cell adhesion, and cytoskeleton regulations, suggesting interactions between host embryo cells and injected PSCs. This analysis also revealed that part of the host epiblast is replaced by injected PSCs without any changes of the host cells’ identity. To conclude, during colonization, PSC and cells from the host embryos interact and communicate for efficient colonization

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Piau, Olivier. "Mécanismes développementaux orchestrant la différenciation des cellules souches pluripotentes induites en cellules souches hématopoïétiques." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS082.

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Abstract:

Les cellules souches hématopoïétiques sont à l'origine de la production de l'ensemble des cellules sanguines dans notre corps. Ces cellules souches sont générées pendant une phase courte du développement au niveau de l'aorte de l'embryon. Cette production aortique est unique et les cellules souches hématopoïétiques produites au cours de cette période sont les fondatrices du système hématopoïétique définitif. Malgré quelques avancées notables, les capacités d'amplification des cellules souches hématopoïétiques restent encore insuffisantes. Quant à la production ex-vivo de cellules souches hématopoïétiques, il n'existe pas encore de protocole utilisable pour des applications cliniques. Mon projet de thèse porte sur l'analyse d'un protocole de différenciation de cellules souches pluripotentes induites humaines en cellules souches hématopoïétiques. Il est basé sur la formation de corps embryoïdes et leur maturation en une seule étape de 17 jours de culture en utilisant une combinaison nouvelle et spécifique de cytokines et de facteurs de croissance sans stroma et sans transgènes. Ce protocole produit des cellules souches hématopoïétiques capables de prises de greffe sériées dans des souris immunodéprimées irradiées. Grâce à des analyses transcriptomiques en cellules uniques réalisées à différents jours du protocole de différenciation, j'ai pu caractériser les différents types cellulaires produits. A l'issue des 17 jours de différenciation, les corps embryoïdes produisent des cellules des lignages mésodermiques, endodermiques et ectodermiques, ainsi que des cellules présentant un profil extra-embryonnaire dont la présence a pu être confirmée par immunofluorescence. La comparaison avec des jeux de données publics d'aortes embryonnaires humaines séquencées au moment de la production des cellules souches hématopoïétiques a montré la présence de cellules endothéliales présentant un profil similaire entre les cellules aortiques et celles de nos corps embryoïdes. De plus, des cellules présentant une signature transcriptomique proche des cellules souches hématopoïétiques embryonnaires humaines ont pu être identifiées. Ainsi, notre protocole semble récapituler la genèse des cellules souches hématopoïétiques dans l'aorte à partir d'une transition endothélio-hématopoïétique similaire à celle qui se produit in-vivo dans l'embryon humain. Enfin, l'analyse transcriptomique en cellule unique des moelles de souris greffées a pu montrer que les cellules humaines injectées sont capables de récapituler l'ensemble des lignages hématopoïétiques. Mon travail de thèse apporte donc une meilleure compréhension de la production ex-vivo des cellules souches hématopoïétiques à partir de cellules pluripotentes induites, tout en fournissant des éclairages sur les mécanismes développementaux orchestrant leur apparition in vivo
Hematopoietic stem cells are the rare cells that give rise to all hematopoietic cells in the human body. Unfortunately, our organism is not able to produce them outside a short window of embryonic development in the fetal aorta. Therefore, hematopoietic stem cell transplantation is often the only therapeutic solution for many patients. To expand the pool of available hematopoietic stem cells, two solutions have been proposed: proliferation of hematopoietic stem cells and de novo production from pluripotent stem cells. Despite some considerable progress, current methods for proliferation of hematopoietic stem cells are still inadequate. There is still no clinically suitable protocol for ex vivo generation of hematopoietic stem cells from pluripotent stem cells. My PhD project focuses on the analysis of a new differentiation protocol for human induced pluripotent stem cells into hematopoietic stem cells. This one-step protocol is based on the differentiation of embryoid bodies in 17 days of culture using a novel and specific combination of cytokines and growth factors. This stroma- and transgene-free procedure is capable of generating serially transplantable hematopoietic stem cells in irradiated, immunocompromised mice. Using single-cell transcriptomic datasets performed at different time points in the differentiation protocol, I was able to characterize the different cell types that were produced. Embryoid bodies produced cells of the mesodermal, endodermal, and ectodermal lineages after 17 days of differentiation, as well as some cells with an extra-embryonic phenotype, the presence of which was confirmed by immunofluorescence experiments. Our data set was compared with published data sets of human embryonic aorta at the time of hematopoietic stem cell production. Endothelial cells with a similar transcriptomic phenotype between the embryonic aorta and embryoid bodies were detected. In addition, cells corresponding to the transcriptional signature of embryonic hematopoietic stem cells were detected. Thus, our protocol appears to reproduce the generation of hematopoietic stem cells from the aorta through an endothelial-to-hematopoietic transition similar to that in vivo. Finally, single-cell transcriptome analysis of the bone marrow of the transplanted mice showed that the injected human cells recapitulated all hematopoietic lineages. The results of my dissertation provide a better understanding of our protocol for ex vivo production of hematopoietic stem cells while providing insight into the developmental mechanisms that control their production in vivo

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Lavial, Fabrice. "Pluripotence et compétence germinale des cellules souches embryonnaires aviaires." Lyon, École normale supérieure (sciences), 2007. http://www.theses.fr/2007ENSL0441.

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Tapponnier, Yann. "Cellules souches pluripotentes induites de lapin : caractérisation moléculaire et fonctionnelle des états naïf et amorcé." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10029/document.

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Abstract:

Deux états d'autorenouvellement des cellules souches pluripotentes (PSCs) ont été définis, à savoir les états naïf et amorcé. De nombreuses différences existent entre ces deux états dont la plus marquante est la capacité unique des PSCs à l'état naïf, de coloniser l'embryon préimplantatoire et former des chimères. L'objectif de mon projet doctoral a été d'étudier la pluripotence chez le lapin. Dans ce cadre, j'ai d'abord entrepris de fabriquer et de caractériser des cellules souches pluripotentes induites (RbiPSCs), puis d'évaluer leur capacité à coloniser l'embryon et à former des chimères. Trois lignées de RbiPSCs dépendantes du FGF2 ont été obtenues par reprogrammation de fibroblastes de lapin. Leur caractérisation moléculaire et fonctionnelle a révélé des caractéristiques mixtes, naïves et amorcées. En revanche, sur le plan fonctionnel, elles sont incapables de coloniser l'embryon de lapin, une caractéristique de la pluripotence amorcée. La seconde partie de mon projet doctoral a consisté à reprogrammer des RbiPSCs vers l'état naïf. Dans ce but, j'ai surexprimé KLF2 et KLF4, deux gènes appartenant au réseau de pluripotence naïf, et utilisé les conditions de culture des PSCs de souris. Les cellules ainsi obtenues présentent un profil d'expression génique plus proche de celui de l'ICM de lapin, dû notamment à la réactivation de marqueurs spécifiques de la pluripotence naïve. Enfin, les cellules ainsi reprogrammées présentent une capacité accrue pour la colonisation de l'embryon préimplantatoire de lapin. Mes travaux constituent le premier exemple de reprogrammation de cellules souches pluripotentes vers l'état naïf chez le lapin. Les cellules ainsi produites ouvrent la voie à la fabrication de chimères somatiques et germinales
Pluripotent stem cells (PSCs) can self-renew at two distinct states, the naive and primed states. Many differences exist between these two states, the most striking is the unique ability of PSCs naïve to colonize the preimplantation embryo and form chimeras. The purpose of my doctoral project was to study pluripotency in rabbits. In this context, I initially manufactured and characterized induced pluripotent stem cells (RbiPSCs) and then evaluated their ability to colonize the embryo and form chimeras. Three RbiPSCs lines were obtained by rabbit fibroblasts reprogramming. Their molecular characterization revealed mixed characteristics, naïve and primed. However, functionally, they are unable to colonize the rabbit embryo, a feature of primed pluripotency. The second part of my doctoral project was to reprogram RbiPSCs to the naïve state. To this end, I have overexpressed Klf2 and Klf4, two genes belonging to the naïve pluripotency network and the mouse PSCs culture conditions. These new cell lines have a gene expression profile closer to that of the rabbit ICM, particularly due to the reactivation of specific markers of naïve pluripotency. Finally, the reverted cells have an increased capacity of colonization of the preimplantation embryo rabbit. My work represents the first example of pluripotent stem cells reprogramming toward the naive state in rabbits. The cells thus produced pave the way for the production of somatic and germline chimeras

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Gonnot, Fabrice. "Relations fonctionnelles entre les régulateurs de pluripotence et le cycle cellulaire dans les cellules souches embryonnaires pluripotentes." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1149.

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Abstract:

Les cellules souches embryonnaires de souris (mESC) présentent un cycle cellulaire atypique caractérisé par l'absence d'une voie Rb fonctionnelle et la forte expression de la cycline E pendant toutes les phases du cycle cellulaire. En conséquence, les mESC sont constitutivement amorcées pour la réplication de l'ADN. Pour comprendre comment la cycline E, un régulateur clé de la transition de la phase G1 à S, est régulée dans les mESC, nous avons analysé la régulation transcriptionnelle de son gène Ccne1 par des facteurs de transcription du réseau de pluripotence naïve. Nous avons observé que les facteurs Esrrb, Klf4 et Tfcp2l1 se lient à la région du promoteur de Ccne1 sur plusieurs sites situés entre 0 et 1kb en amont du site d'initiation de la transcription. Un test luciférase nous a permis de monter qu'une mutation de ces sites de liaison diminue ou abolie l'activité transcriptionnelle du promoteur. De plus, la surexpression inductible à la doxycycline des facteurs Esrrb, Klf4 et Tfcp2l1 augment le niveau d'expression d'ARNm de Ccne1. Ces résultats suggèrent que Esrrb, Klf4 et Tfcp2l1 contrôlent l'expression de la cycline E. Ils mettent en évidence un lien direct entre le réseau de pluripotence naïve et la régulation du cycle mitotique dans les mESC. Nous avons utilisé le système rapporteur FUCCI pour étudier en fonction du cycle cellulaire l'expression des facteurs de transcription qui forment le réseau de pluripotence naïve. Nous avons observé que l'expression de Esrrb, Klf4, Tfcp2l1 et Nanog oscille au cours du cycle cellulaire avec une diminution de l'expression entre la phase G1 précoce et le début de S, puis une ré-augmentation entre le début de S et la phase G2/M. Ces résultats suggèrent que le réseau de pluripotence naïve est déstabilisé transitoirement lors du passage de la phase G1 à la phase S du cycle cellulaire
Mouse embryonic stem cells (mESCs) display an unorthodox cell cycle characterised by the lack of a functional Rb pathway and robust expression of cyclin E during all cell cycle phases. Therefore, mESCs are constitutively primed for DNA replication. To understand how cyclin E, a key regulator of the G1-to-S phase transition, is regulated in mESCs, we analysed the transcriptional regulation of Ccne1 by transcription factors of the naive pluripotency network. We observed that Esrrb, Klf4 and Tfcp2l1 bound the Ccne1 promoter region on multiple sites between 0 and 1kb upstream transcription start site. Disrupting the binding sites reduced or abolished transcriptional activity in a luciferase assay. Moreover, the doxycyclin-inducible expression of Essrb, Klf4 and Tfcp2l1 up-regulated the Ccne1 mRNA level. Taken together, these results strongly suggest that Essrb, Klf4 and Tfcp2l1 control Cyclin E expression and highlight a direct connection between the naïve pluripotency network and regulation of the mitotic cycle in mESCs. We used the FUCCI reporter system to study cell-cycle dependent expression of the transcription factors that form the naïve pluripotency network. Esrrb, Klf4, Tfcp2l1 and Nanog expression oscillated during the cell cycle with a down-regulated expression between the early G1-phase and the beginning of S-phase, and then up-regulated expression between the beginning of S-phase and the G2/M-phase. These results suggest that the naive pluripotency network is destabilized transiently during the transition from the G1-phase to the S-phase of the cell cycle

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Dianat, Noushin. "Cellules souches pluripotentes humaines et modélisation de maladies hépatiques : l'hypercholestérolémie familiale et les cholangiopathies." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA114810.

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Abstract:

La thérapie cellulaire pourrait représenter une alternative à la transplantation hépatique dans certaines pathologies comme les maladies métaboliques sévères. Toutefois, la pénurie de donneurs d’organes implique la nécessité de trouver de nouvelles sources de cellules hépatiques comme les cellules souches pluripotentes qui peuvent être amplifiées extensivement et différenciées en tout type cellulaire. Les cellules souches embryonnaires humaines (hESC) et les cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSC) générées à partir des cellules somatiques de patients puis différenciées en hépatocytes représentent une source potentielle d’hépatocytes. Ces cellules permettent en outre d’envisager la transplantation d’hépatocytes autologues génétiquement modifiés comme alternative à la transplantation hépatique pour le traitement de certaines maladies génétiques du foie. L’hypercholestérolémie familiale (HF) est une maladie autosomale dominante due à des mutations dans le gène codant le Récepteur aux Low Density Lipoproteins (RLDL) qui est à l’origine d’un taux élevé de cholestérol sanguin de patients HF. Les patients homozygotes doivent épurer leur sérum par LDL-aphérèse en moyenne deux fois par mois dès le plus jeune âge pour éviter les infarctus mortels survenant dès l’enfance. Les hépatocytes différenciées à partir des iPSC de patients et leur correction in vitro, permettent d'évaluer la faisabilité de la transplantation d'hépatocytes autologues génétiquement modifiés pour le traitement de l’hypercholestérolémie familiale.Au cours du développement du foie, des hépatocytes et des cholangiocytes, les deux types de cellules épithéliales hépatiques, dérivent de progéniteurs hépatiques bipotents (les hépatoblastes). Bien que les cholangiocytes formant les canaux biliaires intrahépatiques ne représentent qu'une petite fraction de la population cellulaire totale du foie (3%), ces cellules régulent activement la composition de la bile par réabsorption des acides biliaires, un processus qui est important dans des maladies choléstatiques du foie. Dans la première partie de cette étude nous avons mis au point une approche de différenciation des cellules souches pluripotentes (hESC et hiPSC) en cholangiocytes fonctionnels. Ces cellules serviront à la modélisation des maladies génétiques touchant les cholangiocytes formant des canaux biliaires. Dans la deuxième partie, nous avons généré des iPSC spécifiques de patients HF (HF-iPSC), différenciées en hépatocytes et corrigé le défaut phénotypique par transfert lentiviral de l’ADNc codant le LDLR dans les HF-iPSC
Cell therapy can be an alternative to liver transplantation in some cases such as severe metabolic diseases. However, the shortage of organ donors implies the need to find new sources of liver cells such as hepatocytes derived from pluripotent stem cells that can be amplified and differentiated extensively into any cell type. Human embryonic stem cells (hESC) and human induced pluripotent stem cells (hiPSC) generated from somatic cells of patients and then differentiated into hepatocytes represent a potential source of transplantable hepatocytes. These cells now make it possible to consider the transplantation of genetically modified autologous hepatocytes as an alternative to liver transplantation for the treatment of genetic diseases of the liver.Familial hypercholesterolemia (FH) is an autosomal dominant disorder caused by mutations in the gene encoding the receptor for Low Density Lipoproteins (LDLR), which is the cause of high blood cholesterol in these patients. Homozygous patients should purify their serum LDL-apheresis on average twice a month starting at a young age to avoid fatal myocardial infarction occurring in childhood.Human hepatocytes differentiated from patient’s induced pluripotent stem cells (iPSCs) allow assessing the feasibility to transplant genetically modified autologous hepatocytes as treatment of familial hypercholesterolemia.During the liver development, hepatocytes and cholangiocytes, the two types of hepatic epithelial cells, derive from bipotent hepatic progenitors (hepatoblasts). Although cholangiocytes, forming intrahepatic bile ducts, represent a small fraction of the total liver cell population (3%), they actively regulate bile composition by secretion and reabsorption of bile acids, a process that is important in cholestatic liver diseases. In the first part of this study we developed an approach to differentiate pluripotent stem cells (hESC and hiPSC) into functional cholangiocytes. These cells could be used for the modeling of genetic biliary diseases. In the second part, we generated FH patient specific iPSCs (HF-iPSC), differentiated them into hepatocytes and tried to correct the disease phenotype by lentiviral introduction of LDLR cDNA cassette in HF-iPSC

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Berthoin, Lionel. "Développement d'une méthode innovante pour la génération sécurisée de cellules souches pluripotentes induites par transfert de protéines." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAS014/document.

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Abstract:

Les cellules souches pluripotentes induites (iPS) partagent avec les cellules souches embryonnaires la capacité à se différencier en tous les types cellulaires d'un organisme, mais leur obtention ne nécessite pas l'utilisation d'embryons. Elles sont générées par la surexpression de facteurs de transcription embryonnaires au sein de cellules somatiques. Les iPS représentent un outil de choix en biologie fondamentale et appliquée ainsi qu'en médecine régénérative.La plupart des protocoles de génération d'iPS reposent sur un transfert des séquences nucléotidiques codant les facteurs de transcription embryonnaires impliqués dans la mise en place du réseau de pluripotence. Bien qu'efficaces, ces méthodes présentent des problèmes de sécurité majeurs, incompatibles avec une utilisation clinique des iPS générées. La voie la plus rationnelle pour produire des iPS de manière parfaitement sécurisée est d'apporter les facteurs exogènes directement sous leur forme protéique. Des protocoles de reprogrammation par transfert de protéines ont été récemment développés, mais les efficacités associées sont relativement faibles et les protocoles relativement fastidieux.L'objectif de ce projet de thèse était de mettre au point une nouvelle approche de transfert de protéines, sécurisée et simplifiée, pour la génération de cellules souches pluripotentes induites utilisables en clinique. Les cellules à reprogrammer ont été choisies en fonction des applications potentielles des iPS générées : (i) les fibroblastes, faisant référence dans la bibliographie et permettant d'envisager des thérapies autologues avec notamment de nombreuses applications en hématologie ; (ii) les cellules souches hématopoïétiques de sang de cordon, l'un des matériaux biologiques les plus sûrs, afin de générer des globules rouges in vitro, dans la perspective de répondre aux demandes croissantes en terme de transfusion, en particulier pour les groupes sanguins rares.Nous avons donc comparé les différents vecteurs de transduction de protéines développés par l'équipe TheREx du laboratoire TIMC-IMAG, en termes de facilité de production, d'efficacité de transfert ainsi que sur l'activité des facteurs de transcription associés. Le vecteur sélectionné est une micro-seringue naturelle portée par la bactérie Pseudomonas aeruginosa, capable d'injecter les facteurs Oct4, Sox2, Nanog et Lin28 (facteurs de Thomson) mais aussi c-Myc, directement dans le cytoplasme des cellules cibles, sans étape de purification nécessaire. Les facteurs de transcription injectés sont adressés jusqu'au noyau des cellules en moins de 2h, où ils activent rapidement la transcription des gènes de pluripotence, avec des réponses significatives mesurées dès 24h après injection. Nous avons également mis en évidence le caractère sécurisé et contrôlable du vecteur puisque nous sommes capables d'éliminer complètement les bactéries des cultures grâce à un traitement antibiotique, et ce dès quelques heures après l'injection. Des optimisations des conditions de reprogrammation ont été réalisées en modifiant les principaux paramètres que sont, le choix des facteurs de transcription, la fréquence des injections et le ratio bactéries : cellules.Ainsi, bien que nous ne soyons pas parvenus à générer des iPS à ce jour avec ce système, la micro-seringue naturelle que nous avons développé et optimisé se positionne comme un vecteur de choix pour le transfert de protéines dans l'optique de générer des iPS, en termes d'efficacité de vectorisation et d'induction transcriptionnelle, de sécurité mais aussi de facilité d'utilisation
Like embryonic stem cells, induced pluripotent stem cells (iPS) are characterized by their ability to differentiate into any cell type in an organism. However their use doesn't raise the ethical issue linked to the use of embryos. iPS are generated from somatic cells by overexpression of embryonic transcription factors. iPS are thereby very promising in fundamental and applied biology as well as for regenerative medicine.Most of the protocols used to generate iPS are based on the delivery of nucleic acid sequences encoding embryonic transcription factors responsible for the activation of the pluripotency gene network. In spite of their efficiency, these methods are associated with major safety concerns incompatible with clinical applications. The more rational path to safely produce iPS is to deliver the exogenic transcription factors under their protein form. Recently some protocols using protein delivery have been developed to produce iPS. However associated efficiencies are very low and protocols are quite fastidious.The aim of this Ph.D. project was to develop a new efficient and simplified protein delivery method for the safe generation of iPS compatible with clinical applications. Cell sources were selected depending of the final applications of iPS: (i) fibroblasts, extensively used and described in bibliography and allowing autologous therapies with many applications in the field of hematology; (ii) cord blood hematopoietic stem cells, one of the safest biomaterials, with the aim to generate red blood cells in vitro in order to respond to increasing needs for transfusion products, particularly for rare blood types.First, different protein vectors developed by the TheREx team of the TIMC-IMAG laboratory were compared for their efficiency of production and delivery as well as for the activity of associated factors. The selected vector is a natural micro-syringe expressed by Pseudomonas aeruginosa, able to inject the transcription factors Oct4, Sox2, Nanog and Lin28a (Thomson combination) with c-Myc directly into the cytoplasm of target cells, without the need for any purification step. Once injected, transcription factors are addressed to the nucleus in less than 2 hours where they efficiently activate transcription of pluripotency genes, with significant responses observed as early as 24h after injection. We also highlighted the secured and controllable nature of this vector by completely eliminating the bacteria from the cultures in a few hours after injection with an antibiotic treatment. Optimizations of the reprogramming conditions were also made by adjusting many parameters such as the combination of transcription factors, the injection frequency and the bacteria : cell ratio

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Corbineau, Sébastien. "Génération de progéniteurs hépatiques dérivés de cellules souches : application à l’hypercholestérolémie familiale." Thesis, Paris 11, 2011. http://www.theses.fr/2011PA114821/document.

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Abstract:

La transplantation d’hépatocytes représente une alternative à la transplantation hépatique pour le traitement de certaines maladies métaboliques dont l’hypercholestérolémie familiale. Les cellules souches embryonnaires (ES) et les cellules souches pluripotentes induites (iPS) humaines représentent de nouvelles sources de cellules hépatiques. Nous avons mis au point une approche de différenciation des cellules souches humaines en cellules hépatiques et généré ainsi des cellules dérivées de cellules iPS de patients atteints d’hypercholestérolémie familiale
Hepatocyte transplantation represents an alternative to liver for the treatment of metabolic diseases including familial hypercholesterolaemia. Embryonic stem cells (ES) and induced pluripotent stem cells (iPS) represent new sources of hepatic cells. We have developed an approach to differentiate human stem cells into hepatic cells and thus we have generated hepatic cells derived from iPS of familial hypercholesterolaemia patients

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Kilens, Stéphanie. "Direct reprogramming of somatic cells into human induced naive pluripotent stem cells, a novel model of preimplantation epiblast cells." Thesis, Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017NANT1024/document.

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Abstract:

Les cellules souches à pluripotence induite (iPSCs) ont considérablement impacté la biologie du développement ainsi que la médecine régénérative, particulièrement parce qu’elles sont une alternative à l’utilisation de cellules d’origine embryonnaire mais surtout parce qu’elles offrent la possibilité de générer des cellules souches pluripotentes spécifiques du patient. Cependant, les protocoles de reprogrammation conventionnels génèrent des iPSCs humaines (hiPSCs) dans un état développemental avancé ou état amorcé, limitant leur utilisation à la modélisation du développement humain post-implantatoire. Ainsi, il est devenu nécessaire d’identifier des hiPSCs qui soient dans un état naïf, représentatif de l’épiblaste de l’embryon humain pré-implantatoire. Nous avons développé un protocole permettant de reprogrammer des cellules somatiques directement en hiPSCs naives par surexpression d’OKMS dans des conditions de culture spécifiques, sans transiter par un état de pluripotence amorcé. Ce protocole permet, en outre, de générer en parallèle des lignées isogéniques arborant différentes potentialités dont l’état amorcé représentant un contrôle majeur. Pour évaluer les hiPSCs naives générées, nous les avons comparé à l’épiblaste pré-implantatoire humain ce qui a montré une remarquable concordance au regard de leur transcriptome, leur dépendance à la respiration mitochondriale, la méthylation de leur ADN ainsi qu’au status du chromosome X. En somme, ces résultats sont essentiels pour comprendre la régulation de la pluripotence au cours du développement préimplantatoire et ouvrent de nouvelles perspectives pour la modélisation de maladies ainsi qu’en médecine régénérative
Induced pluripotent stem cells (iPSCs) have considerably impacted human developmental biology and regenerative medicine, notably because they circumvent the use of cells from embryonic origin and offer the potential to generate patient-specific pluripotent stem cells. However, conventional reprogramming protocols produce developmentally advanced, or primed, human iPSCs (hiPSCs), restricting their use to post-implantation human development modelling. Hence, there is a need for hiPSCs resembling preimplantation naive epiblast. Here, we developed a method to generate naive hiPSCs directly from somatic cells using OKMS overexpression and specific culture conditions without transitioning through a primed pluripotent state. Besides, this protocol enables parallel generation of isogenic lines bearing different potencies among which the primed state as it is a major control line. To evaluate the generated naive hiPSCs, we benchmarked them against human preimplantation epiblast and reveal a remarkable concordance in their transcriptome, dependency on mitochondrial respiration, DNA methylation and X chromosome status. Collectively, these results are essential for the understanding of pluripotency regulation throughout preimplantation development and will generate new opportunities for disease modeling and regenerative medicine

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Grybek, Virginie. "Etude d’un locus soumis à empreinte parentale : le locus GNAS. Rôle des transcrits et maintien de l’empreinte." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA11T002.

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Abstract:

GNAS est un locus complexe soumis à l'empreinte parentale. Il code pour cinq transcrits alternatifs dont l’expression est régulée de manière parentale, tissulaire et développementale : la sous-Unité alpha stimulatrice de la protéine G hétérotrimérique (Gαs), XLαs, NESP55, et deux ARNnc, A/B et GNAS-AS1. Gαs est une protéine clé dans la transduction hormonale partageant avec XLαs la capacité de produire l'AMPc intracellulaire après stimulation des récepteurs couplés à Gαs.Dans la première partie de ma thèse, je me suis concentrée sur l'étude du rôle des transcrits de GNAS, en particulier XLαs, dans la croissance fœtale et post-Natale. J’ai profité du modèle unique des pseudohypoparathyroïdies (PHPs), pathologies humaines rare de l’empreinte, causées par des anomalies génétiques ou épigénétiques du locus GNAS altérant le dosage génique des transcrits de GNAS. La croissance anormale est une caractéristique majeure des PHPs.Dans la deuxième partie de ma thèse, j’ai étudié le profil épigénétique du locus GNAS (méthylation de l'ADN et expression des transcrits) dans les cellules souches humaines embryonnaires -HESCs-, dans les cellules pluripotentes induites dérivées à partir de fibroblastes de sujets sains -IPSCs- et dans les cellules redifférenciées en cellules souches neurales et mésenchymateuses. La caractérisation précise du locus humain GNAS en physiologie (cellules souches) et pathologie (PHP) est essentielle pour une meilleure compréhension des processus développementaux importants comme la croissance. L'exploration du phénotype "croissance" de différents types de PHPs a permis de mieux comprendre le rôle des transcrits du locus GNAS dans la physiologie et la physiopathologie. L'analyse de cellules des PHPs a permis de mieux caractériser l’impact des anomalies moléculaires du locus GNAS en pathologie humaine. Les hiPSCs peuvent être un outil utile pour étudier les modifications épigénétiques au niveau du locus GNAS
GNAS is a complex locus subjected to parental imprinting encoding five parental-, tissue- and developmental-Manner regulated transcripts : the alpha stimulatory subunit of the G protein (Gαs), XLαs, NESP55, and two ncRNAs, A/B and the antisens GNAS-AS1. Gαs is a key protein in hormonal signaling sharing with XLαs the ability to produce intracellular cAMP upon stimulation of Gαs-Coupled receptors. In the first part of my thesis, I focused on studying the role of the GNAS transcripts, particularly XLαs, in fetal and postnatal growth. I took advantage of the unique model of pseudohypoparathyroidism (PHP), a rare human disease, caused by genetic or epigenetic abnormalities at the GNAS locus leading to various combinations of GNAS transcripts alterations. Abnormal growth appears to be a major feature of PHP. In the second part of my thesis, I studied the epigenetic pattern of GNAS (DNA methylation and transcripts expression) in human embryonic stem cells -HESCs-, in induced pluripotent stem cells -IPSCs- derived from fibroblasts from healthy individuals, and in cells re-Differentiated from these stem cells in neuronal and mesenchymal cells. The precise characterization of the human GNAS locus in physiology (stem cells) and pathology (PHP) is critical for a better understanding of major processes like growth. Through exploration of the "growth" phenotype of different groups of PHPs we have participated to the better understanding of the role of the GNAS transcripts in the physiology and pathophysiology. Human iPSCs may be an useful tool to study epigenetic modifications at the GNAS locus

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Rouzbeh, Shaghayegh. "La maturation terminale des cellules érythroïdes à partir des cellules souches pluripotentes." Paris 7, 2013. http://www.theses.fr/2013PA077124.

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Abstract:

Les cellules souches pluripotentes fournissent un modèle unique et une ressource importante pour une meilleure compréhension du développement et de la différenciation de nombreux types cellulaires. Dans ce travail de thèse afin de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans la différenciation terminale erythroïde, nous avons utilisé un modèle de différenciation erythroïde à partir de cellules souches embryonnaires humaines. Dans cette optique, nous avons analysé les profils d'expression des gènes et des Micrornas de deux populations de corps embryoïdes (EB9 VS EB20) issues de cellules souches embryonnaires humaines, A J0 et A J18 de la culture erythroïde. Les multiples analyses des profils transcriptomiques ainsi que l'analyse intégrative d'expression des gènes et des Mirnas, nous ont permis d'identifie des groupes de gènes et 5 Mirnas potentiellement impliqués dans la régulation de l'erythropoïese terminale. Grâce à l'analyse fonctionnelle d'extinction de ces Mirnas, nous avons identifié le MIR-30A comme un régulateur clé de l'énucleation des erythroblastes
Human embryonic stem cells (HESC) provide a unique model and an important resource for a deeper understanding of development and differentiation of multiple cell types. In order to better understand the mechanisms underlying erythroid terminal differentiation i. E. Enucleation we employed an erythroid differentiation model from HESC. By choosing two extreme conditions of erythroid culture from HESC we provide a unique erythroid differentiation model that gives us the opportunity to study the enucleation of erythroid cells by analyzing the genes expression profiles of erythroid cells from these two culture conditions. Using an integrated analysis of microrna expression and MRNA transcriptomee we identified 5 Mirnas potentially involved in erythroblasts enucleation. Finally by performing knockdown experiments of these 5 Mirnas we identified MIR-30A as a key regulator of erythroblast enucleation in HESC

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Bialic, Marta. "Dynamique de la réplication dans les cellules souches pluripotentes." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT020.

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Abstract:

Les cellules souches embryonnaires (ES) et induites à la pluripotence (iPS) portent de grands espoirs pour la médecine régénératrice du fait de leur capacité d’auto-renouvellement et de différenciation. Une question cruciale est de savoir comment ces cellules mettent en place et maintiennent l’épigénome pluripotent. Les cellules ES et iPS ont un cycle cellulaire particulier, avec un temps de doublement rapide, une phase G1 courte et une phase S représentant 60-70% du cycle cellulaire. Au cours de ce projet, nous avons essayé de voir si les chromosomes dans les cellules ES murines et humaines étaient répliqués de façon particulière qui aiderait à maintenir l’état pluripotent.Les chromosomes mammifères sont dupliqués grâce au recrutement de ~20000 origines de réplication qui sont organisés dans des clusters. Ces clusters forment des foyers de réplication qui sont régulés dans le temps pendant la phase S et dans l’espace nucléaire. Certains de ces domaines topologiques changent leur timing de réplication pendant la différenciation ou la reprogrammation. Néanmoins les mécanismes exacts impliqués dans ce processus et leurs conséquences sur l’expression génique ne sont pas connus.Nous avons étudié la dynamique de réplication dans des cellules pluripotentes murines et humaines à l’échelle de molécules individuelles par la technique de peignage moléculaire de l’ADN. Nous avons comparé les vitesses de fourches, les distances inter-origines et la densité de fourches dans des cellules différenciées (MEF) et pluripotentes (mES), ainsi que pendant la différenciation de ces dernières. Les vitesses de fourches de réplication sont légèrement moins élevées dans les cellules souches embryonnaires que dans les fibroblastes (1.8 vs 2.0 kb/min), et les distances inter-origines intra-cluster sont équivalentes. Par contre, la densité globale instantanée de fourches est divisée par deux dans les cellules ES (1 fourche/Mb) par rapport aux fibroblastes. Un résultat similaire est retrouvé dans les cellules souches embryonnaires humaines (H9) comparées aux fibroblastes (BJ).Afin de tester si cette densité de fourches basse est compensée par un allongement de la phase S, nous avons développé une technique basée sur deux marquages aux analogues de la thymidine. Elle permet une mesure de la durée de la phase S sur des populations asynchrones de cellules. Nous avons trouvé que la phase S a la même durée dans les cellules mES et MEF (~8.4h). Une question intéressante est donc comment les cellules ES peuvent répliquer la même quantité de l’ADN, dans la même durée mais en utilisant deux fois moins de fourches ? Nous proposons que la plus faible densité instantanée en origines serait compensée par une fréquence plus élevée de l’activation des foyers de réplication. Cette fréquence élevée pourrait participer au maintien de la structure épigénétique responsable de la pluripotence ou de l’auto-renouvellement
Embryonic stem (ES) and induced pluripotent stem (iPS) cells have a great potential for regenerative medicine due to their capacity to self-renew indefinitely and to generate multiple cell types, but the key question of how they establish and maintain a pluripotent epigenome is not resolved. Interestingly all ES and iPS cells display a peculiar cell cycle with rapid doubling time, very short G1, and S phase representing 60-70% of the total cell cycle. In this work we tried to see whether chromosomes in mouse and human ES cells are replicated in a special way that might be used to set up the pluripotency state or to define cell identity. Mammalian genomes are duplicated by the firing of ~20,000 replication origins, organized in ~3000 small clusters forming replication foci that are spatially and temporally regulated during S phase. It has been shown that many of these topologically-associated domains change their replication time upon cell differentiation or reprogramming, but the exact mechanisms involved remain poorly understood. Here we used DNA combing to compare fork velocity (FV), local inter-origin distances (IOD) and global instant fork density (GIFD) between pluripotent mouse ES cells and fibroblasts (MEF), as well as during the differentiation of mES cells into embryoid bodies (EB) and neural precursors. We found that FV is slightly reduced (1.8 vs 2.0 kb/min) and IOD basically unchanged in mES compared to MEF. In contrast GIFD, which represents the density of forks active at any moment during S phase, shows a strong reduction from 2 forks/Mb in MEF to 1 fork/Mb in mES cells. We found a similar drop in GIFD in human ES cells (H9) compared to fibroblasts (BJ). To test whether this lower fork density is compensated by an extension of S phase, we developed a dual pulse/chase protocol to measure S-phase length in asynchronous populations by FACS. Using this assay, we found that S-phase length is identical (~8.4 hr) in both mES and MEF cells, despite the GIFD drop in the former. This raises an interesting question: how can ES cells replicate the same amount of DNA, in the same time and with similar fork velocity, but using a 2-fold lower instant fork density? We propose that the lower GIFD (amplitude) is compensated by a higher frequency of replication foci activation, which is not detected by the GIFD pulse protocol. This higher frequency of replication foci activation could play a role in the establishment and/or maintenance of a chromatin structure permissive for pluripotency or self-renewal

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Flippe, Léa. "Etude de la différenciation de cellules souches hématopoïétiques et de cellules T à partir de cellules souches pluripotentes." Thesis, Nantes, 2020. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=c61a0ae9-8328-4516-a59a-dd4bf879ebb5.

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Abstract:

La thérapie cellulaire basée sur l’utilisation des lymphocytes T a révolutionné les soins médicaux ces dernières années, cependant il existe encore certaines limites à leur utilisation. Ces limites sont liées à la difficulté de produire un nombre suffisant de cellules, de standardiser le produit et d'éditer le génome des cellules. Les cellules souches pluripotentes humaines (hPSCs) peuvent s'auto-renouveler et se différencier en lymphocytes T pour fournir un produit homogène standardisé d'origine définie en quantité indéfinie. Elles présentent donc un grand potentiel pour pallier aux limitations de la production de lymphocytes T thérapeutiques. Nous décrivons un protocole efficace pour la génération de progéniteurs hématopoïétiques et de lymphocytes T en deux étapes : la génération de progéniteurs hématopoïétiques à partir de corps embryonnaires puis la différenciation dirigée des progéniteurs hématopoïétiques dérivés des hPSCs en progéniteurs de lymphocytes T en présence de la signalisation Notch. Nous avons comparé le transcriptome des progéniteurs hématopoïétiques différenciés à partir de hPSCs avec des cellules souches hématopoïétiques (CSHs) de sang de cordon. Cette comparaison a révélé que la population cellulaire CD34+CD43+ est le plus proche des CSHs de sang de cordon que les autres populations différenciées. De même, nous avons comparé les progéniteurs T différenciées à partir de hPSCs avec des progéniteurs T issus du thymus. Ceci nous a montré que nous avons réussi à différencier les cellules jusqu'à l'étape DN2 du développement des lymphocytes T dans le thymus. De plus, la transduction de FOXP3 pendant la différenciation a entraîné une différenciation significative des cellules Foxp3+CD3+TCRαβ+CD8+ ou Foxp3+CD3+TCRαβ+CD4+. Collectivement, ces résultats sont d'un grand intérêt pour l'étude de l'hématopoïèse et de la lymphopoïèse. En outre, ces travaux constituent une étape vers l'utilisation des lymphocytes T dérivées de hPSCs en thérapie cellulaire
Cell therapy using T cells has revolutionized medical care in the last years but limitations are associated with the difficulty of genome editing, the production of sufficient number of cells and product standardization. Human pluripotent stem cells (hPSCs) can self-renew and differentiate into T cells to provide a standardized homogenous product of defined origin in indefinite quantity, therefore they are of great potential to alleviate limitations of therapeutic T cell production. We describe an efficient protocol for the generation of hematopoietic and T cell progenitors in two steps: generation of hematopoietic progenitor cells from embryoid bodies then directed differentiation of hPSC-derived hematopoietic progenitors into T-cell progenitors in the presence of Notch signaling. We compared the transcriptome of the hematopoietic progenitors differentiated from hPSCs with cord blood HSCs. This revealed that the CD34+CD43+ subset of cells is the closest to cord blood HSCs. Similarly, we compared the T cells differentiated from hPSCs with primary thymus tissue. This revealed that we managed to differentiate cells up to the DN2 step of T cells development in thymus. Moreover, FOXP3 transduction during the differentiation resulted in a significant differentiation of Foxp3+CD3+TCRαβ+CD8+ or Foxp3+CD3+TCRαβ+CD4+ cells. Collectively, these results are of great interest for the study of hematopoiesis and lymphopoiesis. In addition, this work is a step towards the use of human T cells derived from hiPSCs in cell therapy

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Oikonomakos, Ioannis. "Vers la génération de cellules corticosurrénales à partir de cellules souches pluripotentes." Electronic Thesis or Diss., Université Côte d'Azur, 2021. http://www.theses.fr/2021COAZ6038.

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Abstract:

A corticosurrénale(CS)est un organe central stéroïdogénique qui joue un rôle clé dans le maintien de l'homéostasie de l'organisme. Plusieurs maladies des surrénales(par exemple l'hyperplasie congénitale des surrénales(HCS))pourraient en principe être réparées en corrigeant la mutation (par exemple par recombinaison) ou en introduisant un transgène portant une forme sauvage du gène muté pour restaurer de façon permanente l'activité enzymatique. Les données de notre groupe et d'autres groupes démontrent un renouvellement rapide du cortex surrénalien. Ainsi, les cellules stéroïdogéniques(CSG) qui ont été génétiquement modifiées sont susceptibles d'être rapidement remplacées par amplification des progéniteurs pouvant encore porter la mutation. La correction génétique devra donc cibler les populations de cellules souches surrénaliennes(CSS)plutôt que les CSGs entièrement différenciées, et l'approche in vitro semble être la meilleure. En principe, deux voies alternatives pourraient être envisagées :1) Génération de IPSC à partir d'un patient, correction de la mutation et différenciation ultérieure vers la lignée surrénalienne avec transplantation dans la surrénalienne du patient.2) Isolement et culture de CSS, correction in vitro suivie d'une transplantation chez le patient. Le but de ce projet est d'établir un protocole pour la différenciation in vitro de cellules ES de souris(mESCs)en cellules progénitrices surrénaliennes.Pour atteindre cet objectif, j'ai décidé de développer une procédure de différenciation par étapes qui suit autant que possible le développement normal. Le primordium adréno-gonadique(AGP)se développe à l'interface du mésoderme intermédiaire antérieur et du mésoderme latéral. J'ai développé un protocole robuste qui permet la différenciation in vitro de mESC via l'état EpiSC et l'état de ligne primitive, en mésoderme intermédiaire antérieur et latéral. Une différenciation correcte a été démontrée par l'expression de marqueurs spécifiques du type cellulaire, notamment T pour la ligne primitive, Osr1, LIM1, PAX2, Foxf1, Prrx1 et WT1 pour la lignée du mésoderme. Les voies de signalisation qui sous-tendent la spécification des organes stéroïdogéniques ne sont pas encore bien établies. Pour mieux comprendre ce processus, nous avons établi une collaboration avec le professeur Serge Nef(Université de Genève),dont le laboratoire a réalisé des expériences RNA-Seq sur cellules uniques à des moments clé de la différenciation adréno-gonadique et de la séparation du AGP en AP et GP. En utilisant les informations extraites de cet atlas cellulaire, et en testant divers activateurs et inhibiteurs de voies, j'ai pu orienter davantage la différenciation vers le destin stéroïdogénique précoce, comme le démontre la régulation à la hausse de Nr5a1, un régulateur principal de la stéroïdogénèse. En testant une série de protéines de la matrice extracellulaire, j'ai pu montrer que la FN1 augmentait la production de cellules positives NR5A1. L'induction de la voie PKA a d’avantage augmenté les niveaux d'expression de NR5A1 dans ces conditions, tant au niveau de l'ARN que de la protéine ; mais toujours en nombre limité pour revendiquer une grande efficacité de protocole. En outre, la culture des cellules en 3D a induit Nr5a1 et d'autres marqueurs précoces de progéniteurs surrénaliens par rapport aux marqueurs gonadiques dans des conditions spécifiques. Des recherches supplémentaires sur les aspects clés de la différenciation in vitro sont nécessaires pour établir un protocole robuste d'organoïdes surrénaliens. Enfin, j'ai pu partiellement transposer le protocole aux hIPSC, dans lesquelles les cellules étaient correctement destinées à la lignée des progéniteurs stéroïdogéniques précoces. L'ensemble de ces résultats fournit une feuille de route pour la différenciation des cellules souches pluripotentes en progéniteurs surrénaliens et constituera la base de futurs travaux sur les thérapies de transplantation des maladies surrénaliennes
The adrenal cortex (AC) is a central steroidogenic organ with key functions in maintaining body homeostasis. Several adrenal diseases (eg Congenital adrenal hyperplasia (CAH)) could in principle be repaired by correcting the mutation (e.g. via recombination) or introduction of a transgene carrying a wildtype form of the mutated gene to permanently restore enzyme activity. However, data from our and other groups demonstrate a rapid turnover of the adrenal cortex. Thus, steroidogenic cells that have been genetically modified are likely to be rapidly replaced by amplifying progenitors that may still carry the mutation. Genetic correction will therefore need to target adrenal stem cell (ASC) populations rather than fully differentiated steroidogenic cells, and in vitro seems to be the better approach. In principle two alternative routes could be envisaged: 1) Generation of induced pluripotent cells (IPSC) from a patient, correction of the mutation using a CRISPR/Cas9 approach and subsequent differentiation towards the adrenal lineage with transplantation in/under the patient's adrenal capsule. 2) Isolation and culture of ASCs, correction in vitro followed by transplantation back into the patient. Aim of this project is to establish a protocol for the in vitro differentiation of mouse ES cells (mESCs) into adrenal progenitor cells and to evaluate their suitability for transplantations under the adrenal capsule. To achieve this goal, I decided to develop a stepwise differentiation procedure that follows as much as possible normal development. The adreno-gonadal primordium (AGP) develops at the interface of the anterior intermediate and lateral plate mesoderm. I developed a robust protocol that allows in vitro differentiation of mESCs via the EpiSC and primitive streak state, into the anterior intermediate and lateral plate mesoderm. Proper differentiation was demonstrated by the expression of cell type specific markers including Brachyury (T) for the primitive streak, Osr1, Gata4 and WT1 for mesodermal lineage, LIM1 and PAX2 for the anterior intermediate, and Foxf1 with Prrx1 for lateral plate mesoderm. The pathways underlying the specification of steroidogenic organs are not yet well established. To obtain further insight into this process, we established a collaboration with Prof. Serge Nef (University of Geneva), whose laboratory has performed single cell RNA-Seq experiments at critical time points of adreno-gonadal differentiation and separation of the adreno-gonadal primordium (AGP) into adrenal primordium (AP) and gonadal primordium (GP). Using information extracted from this cell atlas, and by testing various pathway activators and inhibitors, I was able to further orient differentiation towards the early steroidogenic fate as demonstrated by the upregulation of Nr5a1, a master regulator of steroidogenesis. By testing a range of extracellular matrix proteins, I could show that fibronectin 1 (FN1) enhanced the production of NR5A1 positive cells. Moreover, induction of the PKA pathway using a cAMP derivative (8-Br-cAMP) further increased NR5A1 expression levels in these conditions, both at the RNA and protein level; but still in limiting numbers to claim high efficiency of the protocol. In addition, culturing cells in 3D induced Nr5a1 and other early adrenal progenitor markers over gonadal ones in specific conditions. Further investigation for key aspects of the in vitro differentiation is needed to establish a robust adrenal organoid protocol. Finally, I could partially translate the protocol to hIPSCs, in which the cells were fated correctly for the early steroidogenic progenitor lineage. Taken together these results provide a road map for differentiation of pluripotent stem cells into adrenal progenitors and will form the basis for future work towards transplantation therapies of adrenal diseases

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Bera, Agata Natalia. "Développement d'outils pour suivre la différenciation précoce de cellules souches embryonnaires." Thesis, Strasbourg, 2012. http://www.theses.fr/2012STRAJ042.

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Abstract:

Les cellules souches embryonnaires (ES) sont des cellules pluripotentes, capables de s'auto-renouveller indéfiniment dans des conditions de culture appropriées. Cela signifie que ces cellules restent dans un état prolifératif et indifferencié en culture et ont le potentiel de se différencier dans les trois feuillets embryonnaires, à savoir l'ectoderme, le mésoderme et l’endoderme, et leurs dérivés. Cette capacité à se différencier dans tous les types cellulaires, souligne la diffculté à contrôler la différenciation des cellules ES in vitro et à les guider vers un lignage spécifique. Mon projet de thèse porte sur la différenciation des cellules ES murines. Une étape importante du développement embryonnaire est le choix entre l’ectoderme et le mésendoderme. Dans ce but, j'ai développé une lignée ES qui permet de suivre exclusivement l'expression de Brachyury (T) dans le mésendoderme à l'exclusion de la notochorde: la lignée TRepV. Pour cela, jai cloné un fragment de 1 kb du promoteur murin de Brachyuryen amont du rapporteur Venus (YFP). Avant d'utiliser cette lignée, j’ai cherché à la valider. Malheureusement l'expression du rapporteur TRepV ne reproduit pas fidèlement l'expression endogène de T. Une hypothèse est que le fragment de 1kb ne contient pas tous les éléments de régulation de T nécessaires pour expression fidèle in vitro. De manière surprenante, j’ai observé que le rapporteur TRepV est exprimé de façon hétérogène dans les cellules ES non différenciées. Au cours de mon travail de thèse, je me suis intéressée à cette expression hétérogène. J'ai montré que les cellules ES TRepV+ représentent une sous-population distincte des cellules souches, qui peut être maintenue séparément exprimant le rapporteur de manère stable, à la difference d'autres gènes exprimés de manière hétérogène dans les cellules ES. Nous avons trouvé un marqueur d'une population distincte parmi les cellules ES et de nouveaux gènes impliqués dans pluripotence, qui seront abordés dans des études futures
Embryonic stem cells (ESCs) are a powerful system to investigate developmental processes in vitro, and a promising tool to generate specific cell types for cellular therapies and regenerative medicine. ESCs are self-renewing, pluripotent cells, maintaining a proliferative and undifferentiated state in culture, while retaining the capacity to differentiate into the three embryonic lineages: ectoderm, mesoderm and endoderm, and all their derivatives. Here, I established a primitive streak specific Brachyury/T Reporter ESC line (TRepV) to investigate early ESC differentiation. In contrast to previously published Tknock-in line, we established a transgene T ESCs reporter line, in order to avoid the disruption of the T locus, which may result in a hapoinsuficient phenotype. During the validation process, I observed discrepancies in expression between the TRepV and the endogenous T locus. I followed upon these observations with a more detailed analysis and obtained evidence that T is regulated differently in the ESC system compared to in vivo development. Against expectations, I also observed heterogeneous expression of the TRepV reporter in undifferentiated ESCs. Undifferentiated ESCs were found to be a mix of TRepV+ and TRepV- cells. This finding became the focus of my studies: I found TRepV+ cells represent a distinct population of ESCs with a unique identity. Unlike other heterogeneous ESC populations (such as Stella or Nanog), TRepV+ cells do not interconvert in their fate and represent an explicit, stable subpopulation of ESCs. Finally, I performed a microarray analysis of TRepV+ and TRepV- ESCs and identifed new genes which may be involved in the regulation of self-renewal and pluripotency

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Osteil, Pierre. "Étude de la pluripotence des cellules souches embryonnaires chez le lapin." Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10301.

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Abstract:

Les cellules souches embryonnaires (ESCs) sont issues de la masse cellulaire interne (ICM) de blastocystes préimplantatoires. Elles sont pluripotentes c'est-à-dire capables de se différencier dans les trois lignages embryonnaires (ectoderme, mésoderme et endoderme) et de s'autorenouveller, c'est-à-dire de se multiplier indéfiniment en culture. Chez la souris, ces cellules (mESCs) sont à la base des techniques de transgénèse permettant des modifications génétiques ciblées. Chez l'Homme ces cellules (hESCs) représentent un grand espoir en médecine régénérative pour traiter des maladies dégénératives comme les maladies de Parkinson ou de Huntington. Le modèle le plus pertinent de l'espèce humaine est le singe. Cependant l'expérimentation sur cette espèce est soumise à une réglementation très stricte. C'est pourquoi il est nécessaire de développer des modèles alternatifs. C'est dans ce cadre que s'inscrit le lapin, qui est phylogénétiquement plus proche de l'Homme que ne l'est la souris. Mon projet de thèse a eu pour but d'étudier la pluripotence dans les ESCs de lapin (rESCs), afin de pouvoir les utiliser en transgénèse et produire des animaux transgéniques, modèles de maladies humaines. La première partie de ces analyses est regroupée au sein de l'article que notre laboratoire a publié en 2013 dans Biology Open (Osteil et al. 2013). D'autres analyses ont abouti à la dérivation de nouvelles lignées stabilisées dans un état plus proche de celui des cellules de l'ICM. L'ensemble des résultats a permis d'établir des bases solides pour la compréhension de la pluripotence et pour la dérivation d'ESCs dites naïves chez un autre mammifère que la souris
Embryonic stem cells (ESCs) result from cultures of inner cell masses (ICMs) isolated at preimplantation blastocyst stage. ESCs are defined by their self-renewal capacity, characterized by robust proliferation while maintaining plutipotent potential, the ability to give rise to cells from all three germ layers mesoderm, endoderm and ectoderm. Mouse ESCs (mESCs) allow the production of transgenic models by site-specific mutagenesis. Human ESCs (hESCs) represent major hope for regenerative medicine in order to treat degenerative diseases like Parkinson or Huntington. The more relevant model of Human is monkey. However, working on this specie is subjected to extremely strict regulation. Consequently it is very important to develop alternative animal models. Rabbit appears to be a very good candidate, because he is phylogenetically closer to Human than the mouse. My thesis project aimed to study the pluripotency mechanism of rabbit ESCs (rESCs), in order to use these cells for the production of transgenic animal models for human diseases. First part of theses analyses is synthesized in a publication into Biology Open in 2013 (Osteil et al. 2013). Other analyses produced new rESCs lines stabilized in a closer state compared to ICM state. All these results led to obtain solid knowledge on pluripotency and derivation on so-called naïve ESCs in a non-rodent specie

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Lay, Russo Nadège. "Différenciation des cellules souches embryonnaires murines et des cellules souches pluripotentes induites humaines en cellules dendritiques : cellules d'intérêt pour les tests de toxicologie." Nice, 2012. http://www.theses.fr/2012NICE4077.

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Abstract:

Le septième amendement à la directive cosmétique européenne impose un abandon des tests sur les animaux pour mesurer l’effet allergène ou irritant de certains composés utilisés en cosmétique. La réponse aux allergènes dans le modèle animal regroupe cinq aspects différents, mais dans les tests in vitro chaque aspect est étudié séparément. Parmi les tests de toxicité qui sont envisagés in vitre, les cellules dendritiques (cellules présentatrices de l’antigène) apparaissent come les cellules de choix pour étudier un de ces aspects. Cependant aujourd’hui il est difficile d’obtenir une source fiable et robuste de cellules dendritiques permettant de mettre au point un test réglementaire. Le but de mon projet de thèse a été de proposer un modèle alternatif à ces tests sur les animaux. Pour cela nous avons mis en place les conditions permettant de générer des cellules dendritiques à partir de cellules souches. Pour cela nous disposons de deux sources de cellules souches : les cellules souches embryonnaires murines (mES) et les cellules humaines pluripotentes induites (cellules hiPS). Les hiPS sont des cellules reprogrammées en cellules ayant toutes les caractéristiques des cellules embryonnaires sans que celles-ci ne posent de problèmes éthiques. Ces deux types de cellules souches devaient permettre de disposer d’une source inépuisable et abondante de cellules dendritiques, cellules de choix pour les tests de toxicité in vitro. Nous avons mis au point un protocole permettant de générer et purifier une population de cellules dendritiques à partir de cellules souches embryonnaires de souris. Ces cellules ont été caractérisées par l’expression de marqueurs tels que CD45, CD209, CD86, MHC II, CD14, CD205, CD11c, et par l’étude de marqueurs de surface tels que CD45, CD86. Enfin, nous avons réalisé des tests fonctionnels comme des expériences d’endocytose du dextran-FITC et de réponse de cette population cellulaire à des modèles allergènes de références telles que MCI/MI ou le TNBS. Nous avons ensuite essayé de générer des cellules « dendritiques-like » à partir de cellules iPS humaines en nous basant sur l’expression de marqueurs tels que CD45, CD34, CD1a, CD1c, CD14, CD209, CD207, CD86 et HLA-DR. Plusieurs protocoles ont été envisagés. Toutefois, les cellules « dendritiques-like » obtenues représentent un faible pourcentage des cellules différenciées et le protocole est en cours d’optimisation. De plus en plus de tests utilisent les kératinocytes pour évaluer un autre aspect de la réponse aux allergènes. Nous nous sommes donc intéressés aussi à ces cellules et nous présenterons les premières étapes de différenciation des hiPS qui devraient permettre de générer les kératinocytes
The seventh amendment in the European cosmetic directive imposes an abandonment of the tests on animals to measure the allergenic or irritant effects of some compounds used in cosmetic. The allergenic response in animals ‘models includes five aspects but in the in vitro test each aspect is studied separately. Among the in vitro tests of toxicity which are envisaged, dendritic cells, which are antigen presenting cells, were revealed as cells of choice for study one of these aspects. However today it is difficult to obtain a reliable and strong source of dendritic cells allowing working out a reglementary test. The aim of my thesis project was to propose an alternative model in these tests on animals. For it we set up the conditions allowing generating dendritic cells derived of stern cells. For it we have two sources of stem cells (hiPS) which having all the characteristics of the embryonic stem cells without raise ethical problems. These two types of cells allowed having an inexhaustible and plentiful source of dendritic cells. We set up one protocol allowing generating and purifying a population of dendritic cells from mouse embryonic stem cells. Cells were characterized by gene expression like CD45, CD86. Furthermore we realized as functional test that consists to measure the dextran-FICT endocytosis and the answer of this cellular population to allergenic reference molecules such as MCI/MI or TNBS. We also tried to generate “dendritic-like” cells from human iPS based to expression of specifics markers as CD45, CD34, CD1a, CD14, CD209, CD207, CD86 and HLA-DR. Several protocols were envisaged. However dendritic-like cells obtained represent a low percentage of differentiated cells and the protocol is in the course of optimization. Increasingly tests use keratinocytes cells for evaluate another aspect of allergenic response. So we were interesting also to these cells and we will present first steps differentiation of hiPS that will allow generating keratinocytes

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Hafner, Anne-Laure. "Étude des progéniteurs adipeux dérivés des cellules souches pluripotentes induites humaines." Electronic Thesis or Diss., Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4062.

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Abstract:

Chez les mammifères, on distingue principalement deux types de tissu adipeux (TA) : le TA blanc permet le stockage de l’énergie alors que le TA brun est spécialisé dans la thermogénèse induisant une dépense énergétique. Aujourd’hui, un troisième type d’adipocyte, nommé beige/ brite, est également reconnu. Ces cellules recrutées au sein du TA blanc, possèdent le même potentiel que les adipocytes bruns. L’identification des voies de signalisation permettant de réguler le développement des adipocytes blancs, beiges et bruns reste encore aujourd’hui à être déterminée. La génération des cellules souches pluripotentes induites (hiPS) a permis d’établir un nouveau modèle d’étude des étapes précoces de l’adipogénèse humaine. Nous avons démontré que la génération des progéniteurs adipeux (PA) blancs et bruns est régulée par la voie de l’acide rétinoïque pendant la différenciation in-vitro des cellules hiPS. La caractérisation moléculaire de ces deux types de PA a révélé l’implication du facteur Pax3 dans l’acquisition du phénotype brun. Au cours de cette étude, nous avons constaté que les PA dérivés de cellules hiPS (hiPSC-PA) présentaient un faible potentiel adipocytaire. Nous avons identifiés les facteurs permettant de différencier avec une forte efficacité les hiPSC-PA comprenant l’EGF, l’acide ascorbique, l’hydrocortisone et l’inhibiteur de la voie du TGFβ, le SB 431542. Lors d’expériences préliminaires, nous avons analysé l’effet de la surexpression du facteur HOXC8 sur la différenciation des PA. L’expression ectopique de ce facteur conduit à des réponses distinctes sur le phénotype et la différenciation des hiPSC-PA et ceux provenant de tissus adultes
In mammals, two types of adipose tissue coexist: the white (WAT) wich is involved in energy storage and the brown (BAT) which is specialized in energy expenditure. Beige adipocytes have recently been described as brown –like adipocytes and represent a third type of adipocytes that are recruited in WAT. The molecular mechanisms involved in the generation of these different types of adipocytes remains unknow in humans, mainly because of the lack of appropriate in vitro cellular models. The human induced Pluripotent Stem (hips) cells are a good model to study the earliest steps of human adipogenesis. We have shown that the generation of white and brown adipocytes progenitors (AP) is regulated by acid retinoic signaling pathway during hips cells differentiation. Functional experiments indicated that the transcription factor Pax3 is a molecular mediator of the brown phenotype. During this study, we could see that AP derived from hips cells display a low adipogenic capacity as compared to progenitors derived from adult adipose tissue. We show in this work that treatment with TGFβ pathway inhibitor SB431542 together with ascorbic acid, hydrocortisone and EGF promoted differentiation of non- genetically modified hiPSCs-BAPs at a high rate. During preliminary results, we have analyzed the role of the transcription factor Hoxc8 on PA differentiation. The surexpression of this factor lead to distinct answers on the phenotype and differentiation between hiPSCs-AP and adult-derived AP

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Hafner, Anne-Laure. "Étude des progéniteurs adipeux dérivés des cellules souches pluripotentes induites humaines." Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4062.

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Abstract:

Chez les mammifères, on distingue principalement deux types de tissu adipeux (TA) : le TA blanc permet le stockage de l’énergie alors que le TA brun est spécialisé dans la thermogénèse induisant une dépense énergétique. Aujourd’hui, un troisième type d’adipocyte, nommé beige/ brite, est également reconnu. Ces cellules recrutées au sein du TA blanc, possèdent le même potentiel que les adipocytes bruns. L’identification des voies de signalisation permettant de réguler le développement des adipocytes blancs, beiges et bruns reste encore aujourd’hui à être déterminée. La génération des cellules souches pluripotentes induites (hiPS) a permis d’établir un nouveau modèle d’étude des étapes précoces de l’adipogénèse humaine. Nous avons démontré que la génération des progéniteurs adipeux (PA) blancs et bruns est régulée par la voie de l’acide rétinoïque pendant la différenciation in-vitro des cellules hiPS. La caractérisation moléculaire de ces deux types de PA a révélé l’implication du facteur Pax3 dans l’acquisition du phénotype brun. Au cours de cette étude, nous avons constaté que les PA dérivés de cellules hiPS (hiPSC-PA) présentaient un faible potentiel adipocytaire. Nous avons identifiés les facteurs permettant de différencier avec une forte efficacité les hiPSC-PA comprenant l’EGF, l’acide ascorbique, l’hydrocortisone et l’inhibiteur de la voie du TGFβ, le SB 431542. Lors d’expériences préliminaires, nous avons analysé l’effet de la surexpression du facteur HOXC8 sur la différenciation des PA. L’expression ectopique de ce facteur conduit à des réponses distinctes sur le phénotype et la différenciation des hiPSC-PA et ceux provenant de tissus adultes
In mammals, two types of adipose tissue coexist: the white (WAT) wich is involved in energy storage and the brown (BAT) which is specialized in energy expenditure. Beige adipocytes have recently been described as brown –like adipocytes and represent a third type of adipocytes that are recruited in WAT. The molecular mechanisms involved in the generation of these different types of adipocytes remains unknow in humans, mainly because of the lack of appropriate in vitro cellular models. The human induced Pluripotent Stem (hips) cells are a good model to study the earliest steps of human adipogenesis. We have shown that the generation of white and brown adipocytes progenitors (AP) is regulated by acid retinoic signaling pathway during hips cells differentiation. Functional experiments indicated that the transcription factor Pax3 is a molecular mediator of the brown phenotype. During this study, we could see that AP derived from hips cells display a low adipogenic capacity as compared to progenitors derived from adult adipose tissue. We show in this work that treatment with TGFβ pathway inhibitor SB431542 together with ascorbic acid, hydrocortisone and EGF promoted differentiation of non- genetically modified hiPSCs-BAPs at a high rate. During preliminary results, we have analyzed the role of the transcription factor Hoxc8 on PA differentiation. The surexpression of this factor lead to distinct answers on the phenotype and differentiation between hiPSCs-AP and adult-derived AP

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Maruotti, Julien. "Nouvelles voies d'établissement de cellules embryonnaires pluripotentes chez la souris, et applications à d'autres mammifères domestiques." AgroParisTech, 2010. http://www.theses.fr/2010AGPT0001.

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Lemonnier, Thomas. "Modélisation de maladies neurodégénératives à l’aide de cellules souches pluripotentes induites humaines." Thesis, Paris 5, 2012. http://www.theses.fr/2012PA05T074/document.

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Abstract:

La technologie de reprogrammation de cellules somatiques en cellules souches pluripotentes induites (iPS) offre aujourd’hui l’opportunité de modéliser des maladies neurodégénératives et d’étudier des neurones de patients. Nous avons utilisé cette technologie pour générer deux modèles de maladies neurodégénératives : la mucopolysaccharidose de type IIIB (MPSIIIB) et la forme ALS2 de la sclérose latérale amyotrophique (SLA). Dans le modèle MPSIIIB, nous avons montré que les iPS et les neurones de patients présentaient des défauts caractéristiques de la pathologie telle que l’accumulation de vésicules de surcharge. Des altérations de l’appareil de Golgi dans ces cellules ont également été mises en évidence. Une analyse du transcriptome de précurseurs neuraux MPSIIIB a montré des modifications transcriptionnelles touchant notamment des gènes impliqués dans les interactions de la cellule avec la matrice extracellulaire. Ainsi, dans une seconde étude, des altérations de la migration et de l’orientation de cellules de souris mutantes MPSIIIB ou de patients ont été démontrées. Ces altérations pourraient être responsables des perturbations de la neurogénèse et de la neuritogénèse chez les enfants malades. Dans le modèle SLA/ALS2, nous avons montré que les neurones de patients présentaient des défauts incluant une diminution de la surface des endosomes et des anomalies de la croissance neuritique. Alors qu’il n’existait jusqu’alors aucun modèle cellulaire pertinent reproduisant cette maladie, ce modèle permettra à présent d’étudier les processus physiopathologiques impliqués dans la maladie. En conclusion, la génération de cellules iPS permet de modéliser des maladies neurodégénératives et d’étudier les processus physiopathologiques qui sont associés sur des neurones humains en culture. Ces modèles cellulaires pourraient permettre dans un avenir proche de réaliser des criblages de molécules à visée thérapeutique
Reprogramming technology of somatic cells in induced pluripotent stem cells (iPS) now offers the opportunity to model neurodegenerative diseases and to study patient’s neurons. We used this technology for generating two models of neurodegenerative diseases: the muccopolysaccharidosis type IIIB (MPSIIIB) and the ALS2 form of amyotrophic lateral sclerosis (ALS). In the MPSIIIB model, we have shown that iPS and neurons of patients had characteristic defects of the disease such as the accumulation of storage vesicles. Alterations of the Golgi apparatus in these cells were also highlighted. Transcriptome analysis of MPSIIIB neural precursors showed transcriptional changes involving particularly genes implicated in cell-extracellular matrix interactions. Thus, in a subsequent study, alterations of migration and orientation of MPSIIIB mutant mouse cells and MPSIIIB patients’ cells have been demonstrated. These alterations may be responsible for the disruption of neurogenesis and neuritogenesis in sick children. In the ALS2 model, we have shown that patients’ neurons had defects including decreased endosomes’ surface and abnormal neurite outgrowth. As there was previously no relevant cellular model reproducing the disease, this model will now allow the study of physiopathological processes involved in the disease. In conclusion, the generation of iPS cells allows to model neurodegenerative diseases and to study associated physiopathological processes on cultured human neurons. These cell models could allow in the near future the screening of molecules of potential therapeutical interest

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Lemonnier, Thomas. "Modélisation de maladies neurodégénératives à l'aide de cellules souches pluripotentes induites humaines." Phd thesis, Université René Descartes - Paris V, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00806699.

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Abstract:

La technologie de reprogrammation de cellules somatiques en cellules souches pluripotentes induites (iPS) offre aujourd'hui l'opportunité de modéliser des maladies neurodégénératives et d'étudier des neurones de patients. Nous avons utilisé cette technologie pour générer deux modèles de maladies neurodégénératives : la mucopolysaccharidose de type IIIB (MPSIIIB) et la forme ALS2 de la sclérose latérale amyotrophique (SLA). Dans le modèle MPSIIIB, nous avons montré que les iPS et les neurones de patients présentaient des défauts caractéristiques de la pathologie telle que l'accumulation de vésicules de surcharge. Des altérations de l'appareil de Golgi dans ces cellules ont également été mises en évidence. Une analyse du transcriptome de précurseurs neuraux MPSIIIB a montré des modifications transcriptionnelles touchant notamment des gènes impliqués dans les interactions de la cellule avec la matrice extracellulaire. Ainsi, dans une seconde étude, des altérations de la migration et de l'orientation de cellules de souris mutantes MPSIIIB ou de patients ont été démontrées. Ces altérations pourraient être responsables des perturbations de la neurogénèse et de la neuritogénèse chez les enfants malades. Dans le modèle SLA/ALS2, nous avons montré que les neurones de patients présentaient des défauts incluant une diminution de la surface des endosomes et des anomalies de la croissance neuritique. Alors qu'il n'existait jusqu'alors aucun modèle cellulaire pertinent reproduisant cette maladie, ce modèle permettra à présent d'étudier les processus physiopathologiques impliqués dans la maladie. En conclusion, la génération de cellules iPS permet de modéliser des maladies neurodégénératives et d'étudier les processus physiopathologiques qui sont associés sur des neurones humains en culture. Ces modèles cellulaires pourraient permettre dans un avenir proche de réaliser des criblages de molécules à visée thérapeutique

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Denis, Jérôme Alexandre. "Applications médicales et pharmaceutiques des cellules souches pluripotentes : vers un changement de paradigme ?" Phd thesis, Université René Descartes - Paris V, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00637075.

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Abstract:

Les lignées de cellules souches embryonnaires humaines (hES) et maintenant de cellules souches induites à la pluripotence (hiPS) sont des cellules qui présentent deux caractéristiques uniques : elles sont d'une part capables de s'auto-renouveler de manière continue en culture ce qui permet de générer de grande quantité de cellules et d'autre part, elles présentent la capacité de se différencier en n'importe quelle cellule de l'organisme lorsqu'elles sont soumises à un environnement permissif adéquat. Ces deux propriétés permettent d'envisager de nombreuses applications médicales comme la thérapie cellulaire mais aussi des applications dans le domaine de l'industrie pharmaceutique grâce au développement de modèles cellulaires innovants. Ce mémoire de thèse a pour objectif de présenter les caractéristiques biologiques principales de ces cellules et les enjeux médicaux et pharmaceutiques qu'elles représentent pour le futur, notamment pour le pharmacien.

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Rabesandratana, Oriane. "Les cellules ganglionnaires rétiniennes dérivées de cellules souches pluripotentes humaines : de la caractérisation à la transplantation." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS322.

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Abstract:

Parmi les stratégies en développement de nouveaux traitements pour les neuropathies optiques, la thérapie cellulaire par transplantation de cellules ganglionnaires rétiniennes (CGRs) dérivées de cellules pluripotentes humaines est l’un des axes de recherche les plus prometteurs. Au cours de la réalisation du projet présenté dans ce document, nous avons validé la production optimisée de CGRs, à partir de quatre lignées de cellules souches pluripotentes induites (iPS) humaines, par une double sélection selon les conditions de culture in vitro et un protocole de tri magnétique basé sur l’expression de l’antigène de surface CD90/THY1. Nous avons caractérisé les CGRs enrichies par ce double protocole de sélection selon leurs propriétés morphologiques, moléculaires et fonctionnelles. Ces résultats furent validés pour un total de quatre lignées cellulaires iPS, dont une lignée rapportrice fluorescente ubiquitaire, générée par stratégie Crispr-Cas9. La transplantation par injection intravitréenne des CGRs dérivées de cette lignée rapportrice, sur un modèle murin ayant subi un écrasement du nerf optique, a permis d’observer une intégration partielle des cellules survivantes dans la rétine hôte permettant d’établir la preuve de concept quant à la possibilité de réaliser ce type de transplantation. Ce travail devra être poursuivi afin d’étudier la capacité de ces cellules à établir des contacts fonctionnels avec les partenaires rétiniens et cérébraux
Among the different treatments for optic neuropathies, cell therapy using transplantation of retinal ganglion cells (RGCs) derived from human induced pluripotent stem cells (hiPSC) is one of the most promising strategy. In this project, we validated the optimized production of RGCs from retinal organoids derived from four different hiPSC lines. Our methodology included a double selection process, comprising the culture of retinal dissociated cell in adherent conditions and a magnetic sorting protocol, based on the expression of surface antigen CD90/THY1. We identified enriched RGCs resulting from this double protocol, according morphological, molecular and functional properties. These results were validated for all four hiPSC lines, including a ubiquitous fluorescent reporter cell line, using Crispr/Cas9 strategy. Intravitreal injection of reporter hiPSC line-derived RGCs into an optic nerve crush mouse model led to a partial integration of surviving cells into the host retina establishing the possibility to performed RGC transplantation. This work will be continued in order to explore the capacity of hiPSC-derived RGCs to reconnect with both retinal partners and with the different targets in the brain

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Caulier, Benjamin. "Développement d'un vecteur protéique pour la génération sécurisée de cellules souches pluripotentes induites." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAS012/document.

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Abstract:

La génération de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) est très prometteuse en médecine régénérative, pour la modélisation physiopathologique et le criblage de nouveaux médicaments. A l’origine, des cellules somatiques ont été reprogrammées en iPSC par l'expression forcée de facteurs de transcription (FT) impliqués dans les cellules souches embryonnaires. Depuis, de nombreuses lignées d’iPSC ont été générées mais les vecteurs actuels les plus représentés et efficaces pour exprimer les FT sont les virus intégratifs. Ils comportent du matériel génétique. Des stratégies alternatives ont été développées dans un contexte de sécurisation et de transfert clinique mais sont ont encore besoin d’être acceptées par les comités d’éthique. La méthode la plus sûre et rationnelle serait alors d’apporter ces FT directement sous forme protéique mais le défi est de traverser les membranes. Dans ce contexte, notre laboratoire a développé un peptide de pénétration cellulaire (CPP) basé sur le FT ZEBRA du virus d’Epstein-Barr. La séquence impliquée dans la prise en charge cellulaire a été caractérisée au laboratoire et se nomme MD (Minimal Domain). Elle est capable de vectoriser des protéines et des biomolécules de haut poids moléculaire via un mécanisme indépendant de l'endocytose, permettant leur internalisation sous une forme biologiquement active. Dans ce projet, nous avons produit et purifié les protéines Oct4, Sox2, Nanog, Lin28, Klf4 et c-Myc chacune fusionnée au CPP MD. Ce domaine n'interfère pas avec la capacité d'Oct4 à lier sa séquence cible d’ADN. Le traitement in vitro de cellules primaires conduit à l’internalisation des protéines MD en 30 minutes à 1 heure. MD-Oct4 et MD-Nanog peuvent être localisés au noyau en 3 heures. Dans un contexte de reprogrammation, la combinaison de MD-Oct4, MD-Sox2, MD-Nanog et MD-Lin28 lors de traitements répétés conduit à l'activation transcriptionnelle de gènes cibles composant le réseau de pluripotence
The generation of induced Pluripotent Stem Cell (iPSC) holds great promise for regenerative medicine, disease modelling and drug screening. Leading the original cell to an iPSC has been originally made by the forced expression of Transcription Factors (TF) involved in embryonic stem cells. Since the discovery of those mechanisms, many teams have engineered iPSC by well-defined cell culture tools such as the use of retroviruses in order to express TF. Those techniques use genetic material. Delivery techniques have evolved but most of reprogramming experiments still need TF. Development of alternative strategies has been conducted in a context of clinical application but still needs to be accepted by ethics comities. Thus, the use of recombinant proteins instead of genetic material is safe and rational but the challenge is to access the intracellular medium. In this context, our laboratory has developed a cell-penetrating peptide (CPP) based on the Epstein-Barr virus ZEBRA TF. The sequence implicated in cellular uptake has been characterized and is named MD (Minimal Domain). It is able to translocate high molecular weight proteins in an endocytosis-independent mechanism, allowing the internalization of cargos in fully biologically active form. Here we develop 6 MD fusions at the N-terminus of the following TF: Oct4, Sox2, Klf4, cMyc, Nanog & Lin28. This domain does not interfere with Oct4 capacity to associate with its own DNA sequence. Moreover, MD fused proteins transduce in vitro treated cells in 30 minutes to 1 hour ; MD-Oct4 & MD-Nanog can be localized in the nucleus after 3 hours only. In a context of reprogramming experiences, the combination of MD-Oct4, MD-Sox2, MD-Nanog and MD-Lin28 in repeated treatment leads to the activation of target genes transcription such as those constituting the pluripotency network

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Dubois, Florian. "Caractérisation et génération des lymphocytes B régulateurs à partir de cellules souches pluripotentes." Thesis, Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020NANT1014.

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Abstract:

Les lymphocytes B régulateurs (Bregs) sont d’importants acteurs de l’immunité intervenant dans plusieurs pathologies. Cependant, les Bregs regroupent plusieurs populations cellulaires sans consensus concernant leur phénotype, ce qui complique leur étude et leur potentielle utilisation en thérapie cellulaire ou en tant que biomarqueur. Nous avons identifié une population Breg capable de bloquer une réponse T effectrice par des mécanismes dépendant du granzyme B (GZMB) et du contact cellulaire. Mon travail de thèse, centré sur l’étude de ces Bregs GZMB+, avait comme objectifs 1) de générer des Bregs GZMB+ possédant une expression répressible du GZMB, induite par génie génétique, à partir de cellules souches pluripotentes, et 2) de mieux caractériser ces Bregs GZMB+ ainsi que les sous-types de Bregs décrits par une méta analyse transcriptomique. Malgré une faible proportion de lymphocytes B différenciés à partir de cellules souches, nous avons amélioré la génération de progéniteurs hématopoïétiques CD34+CD43+ mais qui s’avèrent insuffisants pour la production de lymphocytes B. Nous avons montré que le phénotype CD31intCD45int pourrait enrichir les progéniteurs capables de se différencier en lymphocyte B et validé les outils CRISPR/Cas9 nécessaires aux étapes de modifications géniques pour induire l’expression du GZMB. Notre méta-analyse a permis d’identifier deux signatures transcriptomiques de 165 et 93 gènes spécifiques respectivement des Bregs humains et murins et soutient l’hypothèse d’une plasticité des lymphocytes B et d’une différenciation des Bregs en réponse à leur environnement. Ces travaux constituent une première étape vers la compréhension et l’utilisation de ces Bregs GZMB+
Regulatory B cells (Bregs) are key players in the immune response and are involved in various pathological situations. However, Bregs is a heterogeneous family with no consensual phenotype that has been proposed thus far rending there study and their use in cellbased therapy or as biomarker very difficult. We identified a Breg subset able to block a T cell effector response in a Granzyme B (GZMB) production and in a cell contact dependent manner. The objectives of my thesis work, focused on GZMB+ Bregs study, were 1) to generate GZMB+ Bregs with a repressible GZMB expression, induced by genetic engineering, from pluripotent stem cells and 2) to better characterize these GZMB+ Bregs and their different described subsets by performing a transcriptomic meta-analysis. While we obtained a low yield of B cells from stem cells, we improved the generation of CD34+CD43+ hematopoietic progenitors, which appeared insufficient for B cell production. We found that the CD31intCD45int phenotype might enrich the progenitors suitable for B cell differentiation and we validated CRISPR/Cas9 tools needed for the first step of genetic modification leading to GZMB expression. Our meta-analysis identified two distinct and unique transcriptional signatures of 165 and 93 genes, respectively associated with human and mouse Bregs and support the hypothesis of B cells plasticity into Bregs wich acquire their regulatory function under certain environmental conditions. This thesis work constitute a first step in the understanding and for the use of these GZMB+ Bregs

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Telliam, Gladys. "Leucémie myéloïde chronique : modélisation de l'hématopoïèse leucémique par les cellules souches pluripotentes induites." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS273/document.

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Abstract:

La leucémie myéloïde chronique (LMC) est un syndrome myéloprolifératif clonal initié par l’activité tyrosine kinase de l’oncoprotéine de fusion BCR-ABL dans une cellule souche hématopoïétique (CSH) très primitive et caractérisée par une instabilité génétique responsable de l’évolution clonale de la maladie. Les mécanismes de survie, d’autorenouvellement et ceux de la progression vers une phase de leucémie aigüe sont difficilement modélisables dans les CSH primaires de patients. La technologie des IPSC ; permettant de reprogrammer les cellules leucémiques à un état pluripotent ; pourrait permettre de générer in vitro des progéniteurs et des cellules leucémiques très primitives, dont l’évolution biologique pourrait être séquentiellement analysée. Dans ce but, nous avons généré une lignée IPSC à partir des cellules leucémiques d’un patient atteint de LMC. Nous avons montré que la lignée IPSC différenciée en hémangioblastes ou en progéniteurs hématopoïétiques présente un potentiel clonogénique accru. Ce potentiel est modulable sous l’action de l’imatinib mesylate ; qui inhibe l’autophosphorylation de BCR-ABL et celle de la protéine CRK-L ; mais également par la manipulation pharmacologique de la voie AHR impliquée dans la quiescence des CSH. En utilisant une stratégie de mutagénèse in vitro, nous avons montré la possibilté d’exacerber le potentiel hématopoietique des cellules hématopoïétiques dérivées des iPSC leucémiques. Les iPSC analysées après traitement par l’agent mutagène ENU présentent des anomalies cytologiques et cytogénétiques additionnelles reminiscentes de la phase blastiques de la maladie. Les analyses moléculaires par aCGH ont permis d’identifier dans les cellules hématopoïétiques dérivées d’IPSC traités par ENU, une signature moléculaire compatible avec celle décrite dans les cellules blastiques de patients. L’ensemble de nos résultats suggèrent qu’il est possible de modéliser certains aspects de la LMC ; notamment un phénotype myéloprolifératif ; et de génerer un modèle de progression blastique in vitro à partir des iPSC leucémiques, permettant ainsi d’identifier de nouveaux biomarquers prédictifs de progression tumorale ou le criblage de médicaments
Chronic myeloid leukemia (CML) is a clonal myeloproliferative malignancy initiated by tyrosine kinase activity of the fusion oncoprotein BCR-ABL in very primitive hematopoietic stem cell and characterized by a genetic instability leading to clonal progression. Mechanisms of survival, self-renewal and progression of the disease are difficult to model using primary leukemic cells. The use of iPSC technology could allow reprogramming of leukemic cells to pluripotency with generation of primitive leukemic cells whose evolution can be sequentially analyzed. For this purpose, we generated an IPSC cell line from the leukemic cells of a CML patient and analyzed the possibility to generate a myeloproliferative phenotype. We have shown that this iPSC exhibits an increased hematopoietic potential either via EB or Blast-CFC generation. This potential can be modulated by the action of imatinib, inhibiting autophosphorylation of BCR-ABL and that of CRKL. We show that hematopoietic potential of CML iPSC can also be modulated by using AHR antagonists, which allow further amplification of hematopoietic cells. To evaluate the possibility of generating a clonal progression model in vitro, we have used a mutagenesis strategy. CML iPSC treated by ENU for several weeks generated hematopoietic cells with increased efficiency. These cells showed evidence of cytological and cytogenetic abnormalities reminiscent of a blast crisis. aCGH analyses of hematopoietic cells generated revealed genomic abnormalities described in CML blast crisis and a molecular signature compatible with blast crisis described in CML patients. These results suggest the feasibility of using patient specific iPSC for modeling CML blast crisis, which could be used for discovery of novel biomarkers and drug screening

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Colombier, Pauline. "Médecine régénératrice du disque intervertébral : intérêt des cellules souches mésenchymateuses et pluripotentes induites." Nantes, 2016. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=5e5379b6-d687-4fba-8c30-14e03b8982bd.

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Abstract:

Les disques intervertébraux (DIV) sont composés d'une partie centrale appelée le Nucleus pulposus (NP). Cette partie centrale est peuplée de cellules notochordales (CNT), considérées comme les cellules progénitrices du NP et de nucléopulpocytes (NPCytes), responsable de la synthèse de la matrice extracellulaire. L'ensemble des cellules du NP est issu de la notochorde embryonnaire. La disparition précoce des CNT et NPCytes est associée à l'apparition des premiers signes de dégénérescence discale entraînant des lombalgies. Ainsi, supplémenter le NPen CNT et NPCytes produits à partir de cellules souches humaines pourrait être une approche prometteuse pour la médecine régénératrice du DIV. Dans ce contexte, ce travail de thèse a consisté à différencier des cellules souches pluripotentes induites (iPSC) humaines en CNT. Les connaissances acquises sur les mécanismes moléculaires et cellulaires à l'origine de la formation de la notochorde chez l'embryon de souris ont été transposées à l'utilisation des iPSC. La capacité de différenciation des cellules souches mésenchymateuses en NPCytes a également été investigué. Ainsi, ces travaux de thèse ont permis de générer des CNT embryonnaires et NPCytes à partir de cellules souches adultes humaines. De plus, l'étude des mécanismes moléculaires impliqués dans ces voies de différenciation a été réalisée. Ces travaux de thèse ont ainsi contribué à améliorer la médecine régénératrice du DIV, en générant des cellules potentiellement capables de restaurer l'homéostasie et la fonction du NP
Intervertebral discs (IVD) are composed of a central part named Nucleus pulposus (NP). This Nucleus pulposus is populated by notochord cells (NCT), which are considered as NP cell progenitors and nucleopulpocytes I (NPCytes), responsible for extracellular matrix synthesis. Both cell types are derived from the embryonic notochord. The loss of NCT and NPCytes early in life is associated with first signs of disc degeneration. Thus, the supplementation of the degenerative NP with human stem cells- derived NCT and NPCytes could be a promising approach for the regenerative medicine of IVD. In this context, this work aimed at the establishment of a notochordal differentiation protocol from human induced pluripotent stem cells (iPSC). Molecular and cellular mechanisms involved in the formation of the notochord in mice embryos were transposed to iPSC technology. To address whether NPCytes can be generated, we investigated the abilities of human mesenchymal stem cells to differentiate toward nucleopulpogenic lineage. In summary, we have shown that NCT and I NPCytes can be generated by controlling I human stem cells differentiation. In addition, molecular mechanisms driving both differentiation processes have beendescribed. Finally, these findings contributed to the regenerative medicine of IVD, by generating cells potentially able to restore NP homeostasisand function

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Jouni, Mariam. "Étude de maladies du rythme cardiaque à l'aide de cellules souches pluripotentes induites." Nantes, 2015. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=407fe019-4552-4288-9a23-d9c514942a90.

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Abstract:

Les troubles du rythme sont des maladies cardiaques fréquentes et sont une cause majeure de mort subite par anomalie de l‘excitabilité du coeur. L‘étude de ces dysfonctionnements est essentielle pour comprendre les mécanismes responsables de ces maladies cardiaques et mettre au point de nouveaux traitements. La technologie des cellules souches pluripotentes induites (iPS) permet de générer, à partir de cellules somatiques d‘un patient, des cellules souches pluipotentes spécifiques de ce patient, qui peuvent ensuite être différenciées en tout type cellulaire, dont les cardiomyocytes. Lorsqu‘elles sont obtenues à partir de patients souffrant d‘un trouble du rythme, elles permettent la modélisation du trouble du rythme cardiaque du patient. Ce travail a permis la caractérisation moléculaire et fonctionnelle de troubles du rythme cardiaque génétiques héréditaires, syndrome du QT long et syndrome de Brugada, grâce à la différenciation en cardiomyocytes d‘iPS provenant de patients atteints de ces arythmies
Heart rhythm disorders are frequent heart diseases and are a major cause of sudden cardiac death from abnormal excitability of the heart. Studying these dysfunctions is essential to understand the mechanisms of these cardiac diseases and develop new treatments. The technology of induced pluripotent stem cells (iPS) allows generation, from a patient‘s somatic cells, of pluripotent stem cells specific for this patient, which can be differentiated in any type cell, including cardiomyocytes. When obtained from a patient suffering from an arrhythmic syndrome, these cells will thus allow the modeling of the patient‘s cardiac rhythm disorder. In this thesis, we characterized at molecular and functional levels, genetically inherited cardiac arryhthmias, long QT and Brugada syndrome (BrS), using cardiomyocytes differentiated from induced pluripotent stem cells derived from patients suffering from these genetically inherited arrhythmias

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Lustremant, Céline. "Modélisation pathologique de l'amaurose congénitale de Leber fondée sur l'utilisation de cellules souches pluripotentes induites." Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2012. http://www.theses.fr/2012EVRY0030.

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Abstract:

L’amaurose congénitale de Leber (ACL) est une maladie génétique touchant la rétine. Les premiers symptômes apparaissent dès les premiers mois de la vie et mènent en quelques années à la cécité. A ce jour, des mutations dans 18 gènes ont été associées à la maladie. Cette hétérogénéité génétique rend difficile l’étude des mécanismes conduisant aux différents symptômes. Les modèles animaux utilisés en laboratoire, notamment les rongeurs, permettent d’étudier certains de ces mécanismes mais présentent des limites liées à l’espèce. Les cellules souches pluripotentes induites (iPSCs), qui proviennent de la reprogrammation de cellules somatiques issues de patients, constituent un nouvel outil pour étudier une maladie génétique dans un contexte humain naturel. Elles permettent d’obtenir tous les phénotypes cellulaires désirés sans limite quantitative ce qui ouvre la porte à des approches d’analyse à large échelle telle que l’analyse transcriptomique qui vise à explorer de manière systématique la modulation des gènes dans une maladie. L’objectif de mon projet de recherche a été de développer un modèle cellulaire humain naturellement porteur de l’ACL. Après avoir produit les iPSCs à partir de fibroblastes de patients, mes travaux ont consisté à les différencier en populations cellulaires homogènes et facilement amplifiables, les cellules souches neurales et les cellules de l’épithélium pigmentaire rétinien. Ces populations ont servi à mener des analyses transcriptomiques à large échelle qui ont permis d’identifier plusieurs gènes candidats, potentiellement impliqués dans le développement de la pathologie, parmi lesquels GSTT1 qui pourrait avoir un rôle dans le stress oxydatif
Leber congenital amaurosis (LCA) is a genetic disease affecting the retina. The first symptoms appear in the first months of life and lead in few years to blindness. To date, mutations in 18 genes have been associated with the disease. This genetic heterogeneity makes it difficult to study mechanisms leading to different symptoms. Animal models, including rodents, are used to study some of these mechanisms but have limitations mostly related to the species. The induced pluripotent stem cells (iPSCs), which are reprogrammed somatic cells of patients, constitute a new tool for studying genetic diseases in a natural human context. They achieve all desired cell phenotypes without quantitative limits which opens the door to large-scale analysis approaches such as transcriptomic analysis that aims to systematically explore the modulation of genes in a disease. The aim of my research project was to develop a human cell model naturally carries the LCA. After producing the iPSCs from fibroblasts of patients, my work had consisted to differentiate them into homogeneous and easily amplifiable cell populations, neural stem cells and retinal pigment epithelial cells. These populations have served to conduct large-scale transcriptomic analyzes which have identified several candidate genes potentially involved in the development of the disease, including GSTT1 which might have a role in oxidative stress

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Schoenhals, Matthieu. "Gènes reprogrammant des cellules adultes en cellules souches pluripotentes : expression et implication dans les cancers plasmocytaires humains." Thesis, Montpellier 1, 2011. http://www.theses.fr/2011MON1T025.

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Abstract:

Le myélome multiple (MM) est une néoplasie lymphocytaire B qui se caractérise par l'accumulation d'un clone de cellules plasmocytaires tumorales dans la moelle osseuse interagissant de manière étroite avec le microenvironnement. L'étude du profil d'expression génique à l'aide des puces à ADN a permis de préciser l'hétérogénéité de cette pathologie et de découvrir de nouveaux acteurs susceptibles d'avoir un rôle importent dans sa physiopathologie. La surexpression de Oct-3/4, Sox2, c-Myc et KLF4 dans des cellules adultes les reprogramme à l'état de cellules souches. J'ai montré une surexpression significative de 3 de ces 4 gènes – KLF4, MYC, SOX2 - dans le MM. Ces gènes sont également fréquemment surexprimés dans 18 types de cancers sur 40 étudiés. Par ailleurs, leur expression peut y être associé à un mauvais pronostique ou un signe de progression tumorale, dus peut-être à leur capacité à induire des caractéristiques de cellules souches cancéreuses. Nous avons par la suite débuté l'étude de la fonction des protéines codées par ces gènes dans le MM, en commençant par KLF4, facteur de transcription activateur ou répresseur. KLF4 est exprimé dans les plasmocytes (PC) normaux, mais son expression est perdue dans les PC tumoraux (cellules myélomateuses, MMC) de 2 patients sur 3 atteints de MM au diagnostic. Parmi les patients pour lesquels les MMC expriment KLF4, se trouve un groupe de patients à haut risque, le groupe MMSET portant la translocation t(4 ;14). L'utilisation d'un modèle inductible d'expression de KLF4 dans des lignées de MM avec transduction lentivirale, a mis en évidence un arrêt du cycle associé à l'expression de P27/KIP1 pour les lignées avec des mutations inactivatrices de P53, mais également de P21/WAF1 pour des lignées avec P53 sauvage. Cette sortie du cycle due à l'expression de KLF4 pourrait protéger les plasmocytes tumoraux de l'apoptose induite par certaines drogues ciblant le cycle, comme nous l'observons in vitro avec le Melphalan.L'objectif majeur de notre équipe est de comprendre le fonctionnement du PC normal et celui du PC tumoral. Afin d'atteindre cet objectif, il est nécessaire d'obtenir un système efficace permettant d'introduire un gène dans un PC. Nous avons montré que des lentivirus pseudotypés avec des glycoprotéines tronquées (hemagglutinine et fusion) issus du virus de la rougeole, transduisent de façon stable et efficace des PC normaux et tumoraux
Multiple myeloma (MM) is a B-cell neoplasia characterized by the accumulation of a clone of malignant plasma cells in bone marrow closely interacting with its microenvironment.Gene expression profiling using DNA microarrays has clarified the heterogeneity of this disease and has allowed the finding of new actors that may have an important function in MM pathophysiology.Overexpression of Oct-3/4, Sox2, c-Myc and KLF4 in adult cells causes their return to the state of stem cells, commonly called induced pluripotent stem cells (iPS). Our team has shown a significant overexpression of at least one of these four factors in 18 out of 40 cancers studied. Moreover, their expression may be associated with poor prognosis or may be a sign of tumor progression, perhaps due to their ability to induce characteristics of cancer stem cells.We therefore began the study of the function of these genes in MM, starting with KLF4, which can either be an activator or a repressor of transcription, depending on the promoter. KLF4 is expressed in normal plasma cells (PC), but its expression is lost in 2 out of 3 patients with MM at diagnosis. Among patients for whom the PCs express KLF4, is a group of high-risk patients, the MMSET group, bearing the t(4;14) translocation.An inducible model of KLF4's expression in MM cell lines was obtained using lentiviral transduction. Our model revealed a KLF4 induced cycle arrest, associated with the expression of P27/KIP1 when P53 is mutated, but also P21/WAF1 in case of wild type P53. This cell cycle blockade due to the expression of KLF4 could protect malignant plasma cells from the apoptosis induced by certain drugs targeting the cell cycle, as shown by our in vitro observations using melphalan.The main goal of our team is to understand the normal function of PCs and the PC tumor. To achieve this, it is necessary to obtain an effective system for introducing a gene in a given PC. We have shown that lentiviruses pseudotyped with truncated glycoproteins (Hemagglutinin and Fusion) from measles virus, can a stably and efficiently transduce normal and malignant PCs

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Sleiman, Yvonne. "Modélisation des ryanopathies avec des cardiomyocytes patient-spécific issus de cellules souches pluripotentes induites." Thesis, Montpellier, 2019. http://www.theses.fr/2019MONTT049.

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Abstract:

Malgré les avancées majeures en recherche, les maladies cardiovasculaires restent la principale cause de décès dans le monde. Les arythmies cardiaques résultent principalement des canalopathies généralement causées par des mutations dans des gènes codant pour des canaux ioniques. Des mutations du récepteur cardiaque de la ryanodine de type 2 (RyR2) conduisent à des troubles du rythme tels que la tachycardie ventriculaire polymorphe catécholaminergique (CPVT) et la mort subite cardiaque dans des conditions de stress. L'association de mutations RyR2 avec la tachycardie ventriculaire polymorphe à couplage court (SC-PMVT) au repos n'est pas claire. De plus, l'implication du RyR2 dans la pathogenèse de la cardiomyopathie dilatée (CMD) associée à la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) conduisant à des arythmies ventriculaires a également été rapportée. Cependant, les connaissances en physiologie et physiopathologie cardiaques ont été considérablement développées en utilisant des modèles d'expression hétérologues et des modèles de souris transgéniques qui ne récapitulent pas toujours le phénotype observé chez les patients. Par conséquent, les cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSC) offrent de grandes possibilités de travailler avec les cellules appartenant aux patients, d'élucider des mécanismes importants responsables des maladies cardiaques notamment et de tester de nouveaux composés thérapeutiques.L’objectif principal de ma thèse était de modéliser le SC-PMVT en utilisant des cardiomyocytes (CM) dérivés de hiPSC « patient-specific » et la technologie CRISPR / Cas 9 pour aller au-delà du travail réalisé par Cheung, Meli et al., en 2015 avec le nouveau canal mutant RyR2-H29D. Mon travail a contribué à élucider le fait que les canaux mutants RyR2-H29D sont responsables d’une homéostasie calcique anormale, des propriétés contractiles et électriques anormales et un remodelage du complexe macromoléculaire RyR2. Ces anomalies ont été complètement supprimées lors de l'inversion de la mutation RyR2-H29D avec la technologie CRISPR / Cas9. De plus, nous avons constaté que la Flecaïnide et les stabilisateurs du RyR2 S107 sont efficaces pour prévenir la libération anormale de calcium (Ca2+) dans les RyR2-H29D hiPSC-CMs, contrairement au Verapamil et au Propanolol.Mon deuxième sujet de thèse portait sur la modélisation de la CMD associée à la DMD à l'aide de hiPSC-CMs « patient-specific » exploités à partir d'une cohorte de patients. Nos résultats préliminaires suggèrent que 3 mutations indépendantes de la dystrophine induisent une fuite de Ca2+ du réticulum sarcoplasmique (RS) et des propriétés contractiles anormales dans les DMD hiPSC-CMs dans des conditions physiologiques et de stress.Dans l’ensemble, mon travail de thèse a contribué à valider l'utilisation de hiPSC-CMs « patient-specific » pour modéliser des ryanopathies directement induites par des mutations ponctuelles et indirectement par d'autres conditions physiopathologiques. Ce travail de thèse renforce l’intérêt croissant que suscitent les hiPSC-CMs « patient-specific » pour élucider les mécanismes physiopathologiques des ryanopathies et proposer à terme une médecine personnalisée
Despite major advances in the field of research, the cardiovascular diseases remain the leading cause of death worldwide. Cardiac arrhythmias are mainly the results of channelopathies which are normally caused by mutations occurring in genes coding for ion channels. Mutations of the cardiac ryanodine receptor type 2 (RyR2) lead to arrhythmogenic disorders such as the catecholamine polymorphic ventricular tachycardia (CPVT) and sudden cardiac death under stress conditions. The association of RyR2 mutations with the short-coupled polymorphic ventricular tachycardia (SC-PMVT) at rest is unclear. Moreover, the implication of the RyR2 in the pathogenesis of dilated cardiomyopathy (DCM) associated with Duchenne muscular dystrophy (DMD) leading to ventricular arrhythmias was also reported. However, the knowledges in the cardiac physiology and physiopathology have been significantly made using either the heterologous expression or transgenic mouse models which do not always recapitulate the phenotype observed in patients. Therefore, the human induced pluripotent stem cells (hiPSC) offer great opportunities to work with human somatic cells, to elucidate important mechanisms driving cardiac disease and to test novel therapeutic compounds.The main aim of my PhD thesis was to model the SC-PMVT using patient-specific hiPSC-derived cardiomyocytes (CMs) and CRISPR/Cas 9 technologies to go beyond the work achieved by Cheung, Meli et al., in 2015 with the novel RyR2-H29D mutant channels. My work contributed to elucidate that the RyR2-H29D mutant channels exhibit abnormal intracellular calcium (Ca2+) homeostasis, abnormal contractile and electrical properties and RyR2 macromolecular complex remodeling. These abnormalities were fully abolished when reversing the RyR2-H29D mutation with CRISPR/Cas9 technology. Moreover, we found that the Flecainide and RyR2 stabilizer S107 are potent to prevent the abnormal release of Ca2+ in RyR2-H29D hiPSC-CMs while Verapamil and Propanolol do not.My second thesis objective was focused on modeling the DCM associated with Duchenne muscular dystrophy (DMD) using patient-specific hiPSC-CMs exploited from a local cohort of DMD patient. Our preliminary results suggested that 3 independent dystrophin mutations induce sarcoplasmic reticulum (SR) Ca2+ leak and abnormal contractile properties in DMD hiPSC-CMs under both physiological and stress conditions.My thesis work contributed to validate the use of patient-specific hiPSC-CMs to model ryanopathies directly induced by single-point mutations and indirectly by other pathophysiological conditions. Overall, my thesis work highlighted the increasing interest in patient-specific hiPSC-CMs to decipher the pathophysiological mechanisms behind ryanopathies and orientate toward personalized medicine

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Nissan, Xavier. "Etude des mécanismes moléculaires et cellulaires de l'engagement épidermique des cellules souches pluripotentes humaines." Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2010. http://www.theses.fr/2010EVRY0045/document.

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Abstract:

Les cellules souches pluripotentes d’origines embryonnaires (cellules hES) ou induites à la pluripotence (cellules iPS) possèdent deux propriétés essentielles, l’autorenouvellement et la pluripotence. ces deux propriétés font de ces cellules une ressource biologique unique pour l’étude des mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans le développement embryonnaire précoce. l’objectif de mes travaux a, dans un premier temps, été de mettre en place des modèles expérimentaux permettant l’engagement des cellules hES et iPS dans les deux principaux types cellulaires de l’épiderme : les kératinocytes et les mélanocytes. J’ai ainsi participé à l’élaboration de protocoles de différentiation permettant d’engager les cellules hES et iPS dans les lignages épithéliaux et mélanocytaires. Enfin sur la base de ces résultats, la dernière partie de ma thèse a eu pour but de comprendre le rôle des microarns dans le contrôle de ces mécanismes développementaux. L’ensemble de ces données démontre que les cellules souches pluripotentes représentent un modèle pertinent pour étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans le contrôle du développement embryonnaire humain. Nous avons ainsi démontré que la différenciation des cellules souches pluripotentes dans le lignage épidermique respectait la chronobiologie du développement et mis en évidence le rôle régulateur de deux microarns dont les fonctions n’avaient pas été identifiées, à ce jour, dans le développement embryonnaire humain
Human embryonic stem cells (hESC) and induced pluripotent stem cells (iPSC) are characterized by their two fundamental properties: pluripotency and self-renewal. Due to these unique capacities, pluripotent stem cells offer a virtually unlimited biological resource capable to differentiate into any cell type of the organism. In parallel to their great potential for regenerative medicine, these cells represent a unique in vitro model of early human development. The aim of this thesis is to investigate the molecular and cellular events occurred during epidermis formation in the Human. The first objective of this work was to set up protocols to differentiate pluripotent stem cells, (hES and iPS) into the two major cell types of epidermis: Keratinocytes and Melanocytes. In parallel to this work the last part of my thesis was to study the role of a new class of developmental regulator: The microRNAs. Taken together, all these data demonstrate that human pluripotent stem cells represent a unique model to study molecular and cellular mechanisms involved in early embryonic development in the Human. By defining experimental procedure to differentiate these cells into pure populations of keratinocytes, melanocytes and neural progenitors we have been able to demonstrate that pluripotent stem cells follow the entire chronobiology of embryonic development and highlighted the regulatory functions of two microRNAs previously described in the mouse but never identified in the Human

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Sansac, Caroline. "Modélisation de l'épithélium bronchique humain par la technologie des cellules souches pluripotentes induites (iPS)." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT014/document.

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Abstract:

Les cellules souches pluripotentes (CSP) incluent les cellules souches embryonnaires (ES) et les celles souches pluripotentes induites (iPS). Elles sont définies par deux propriétés fondamentales : l’auto-renouvellement et la capacité à se différencier dans tous les types cellulaires. Les ES sont dérivées de la masse cellulaire de l’embryon. Elles soulèvent l’intérêt de la communauté scientifique du fait de leur capacité à générer tous les tissus. Il s’agit d’un outil biotechnologique majeur dont les applications thérapeutiques et pharmacologiques comporteront notamment la médecine régénératrice, la modélisation in vitro de maladies humaines et le criblage de candidat-médicaments. Cependant l’utilisation d’embryons humains pour générer les ES soulève des problèmes éthiques. Les iPS contournent ces difficultés car elles sont dérivées de cellules somatiques différenciées. En effet, S. Yamanaka, qui a reçu le prix Nobel en 2012, a découvert en 2006 une technique simple de reprogrammation cellulaire. L’expression transitoire de quatre gènes (OCT4, SOX2, c-MYC and KLF4) est suffisante pour reprogrammer des fibroblastes murins en iPS. Ces cellules iPS ont la même morphologie et les mêmes propriétés que les cellules ES. L’année suivante, S. Yamanaka a appliqué avec succès son cocktail à des fibroblastes humains pour produire des iPS humaines (hiPS). Les hiPS peuvent également dépasser les problèmes immunologiques soulevés par l’utilisation d’ES dans la thérapie cellulaire, par le simple fait que les hiPS pourront être dérivées du patient à traiter. De plus, parce qu’il est possible de choisir les cellules du donneur à reprogrammer selon son génotype, il est plus facile de modéliser des maladies génétiques à partir d’hiPS que d’ES. Enfin, d’un point de vue pharmaceutique, les hiPS peuvent fournir une plateforme quasi-infinie pour le criblage de molécules afin de traiter diverses pathologies. Le but de mon projet de recherche est l’utilisation de la technologie hiPS afin de modéliser le développement de l’épithélium bronchique. Premièrement, in vivo, des tératomes ont été générés après injection d’hiPS dans des souris immunodéficientes. Les tératomes démontrent la capacité de nos hiPS à se différencier en épithélium bronchique. Secondairement, in vitro, reproduire le développement embryonnaire et fœtal permet d’offrir une méthode simple pour modéliser l’épithélium bronchique dans un puits. Cette technologie ouvre la voie vers de nombreuses recherches, du criblage de molécules à la production de cellules souches pour réparer l’épithélium bronchique, et in fine à la promotion de nouveaux traitements pharmacologiques ou de thérapie innovante pour les maladies respiratoires
Pluripotent stem cells (PSC) include embryonic stem cells (ES) and induced pluripotent stem cells (iPS). They are defined by two fundamental properties: self-renewal and the capacity to differentiate into all cell types. ES cells are derived from the inner cell mass of embryos. They arouse the interest of the scientific community in particular for their ability to generate all tissues. They provide major therapeutic and pharmacological applications, including regenerative medicine, in vitro modelling of human diseases and molecular screening. However, the use of human blastocysts to generate ES cells raises many ethical problems. iPS circumvent these ethical issues as they can be derived from differentiated somatic tissues. Indeed, S. Yamanaka, Nobel Prize in 2012, discovered in 2006 a simple technique of cellular reprogramming. The transient expression of four genes (OCT4, SOX2, c-MYC and KLF4) is sufficient to reprogram mouse fibroblasts into iPS. These iPS cells have the same morphology and the same properties than ES cells. The following year, S. Yamanaka applied successfully his cocktail to human fibroblasts to produce human iPS (hiPS). hiPS may also overcome immunological problems raised by the use of ES cell for cellular therapy, as hiPS can be derived from the patient to be treated. In addition, it is easier to model genetic diseases from hiPS than ES, because it is possible to choose the donor cells to reprogram according to its genotype. Finally, from a pharmacological point of view, hiPS can provide a broad platform of molecular screening to treat various diseases. The aim of my research project is to use the hiPS technology to model the development of bronchial epithelium. First, in vivo, teratomas were formed by the injection of hiPS into immunodeficient mice. Teratomas highlight the ability of differentiation of our hiPS into bronchial epithelium. Second, in vitro, reproducing embryonic and foetal bronchial development provides a way to model bronchial epithelium in a dish.These techniques open the door to many potential research avenues from screening small molecules to engineering stem cells to repair bronchial epithelium, and will in fine promote new pharmacologic or cell-based treatments for respiratory diseases

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Fourrier, Angélique. "Médecine régénérative des maladies du foie avec des cellules souches pluripotentes différenciées en hépatocytes." Thesis, Nantes, 2019. http://www.theses.fr/2019NANT1001.

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Abstract:

La greffe de foie est l’unique traitement curatif pour des maladies hépatiques sévères au stade terminal. Cependant, il y a une pénurie de donneurs. La transplantation d’hépatocytes est apparue comme une alternative thérapeutique prometteuse à la greffe de foie, comme les maladies métaboliques monogéniques (le syndrome de Crigler-Najjar de type 1) et l’insuffisance hépatique aiguë. Cependant, la transplantation d’hépatocytes est aussi limitée par le manque de foies donneurs. En outre, les hépatocytes ne peuvent pas être amplifiées in vitro. Ceci souligne le besoin crucial de développer de nouvelles sources capables de produire en masse des d'hépatocytes. Les souches embryonnaires humaines et les cellules souches pluripotents induites humaines peuvent s’auto-renouveler et se différencier en hépatocytes fonctionnels in vitro. Cependant la production de ces hépatocytes en qualité médicament pour une transplantation chez l’Homme reste à accomplir. Le projet de thèse consiste à développer des approches de médecine régénérative avec des cellules souches pluripotentes humaines différenciées en hépatocytes pour traiter les maladies héréditaires du foie comme la maladie de Crigler-Najjar de type 1 ou le traitement de l’insuffisance hépatique aiguë. Les hépatocytes seront produits à partir de protocoles GMP que nous développerons. Les études d'efficacité thérapeutique et de biosécurité seront effectuées dans les modèles de rongeur de la maladie hépatique de Crigler-Najjar et de l’insuffisance hépatique aiguë induite par le paracétamol. La perspective de ce projet de thèse est d’accélérer l’application clinique de la médecine régénérative avec les cellules souches pluripotentes humaines dans le foie
Liver transplantation is the only curative treatment for severe and end-stage liver diseases. However, there is a shortage of donor livers and an increasing number of patients die waiting for a liver transplant. Hepatocytes transplantation has emerged as a promising therapeutic alternative to liver transplantation, particularly for monogenic metabolic diseases, such as Crigler-Najjar type 1, and acute liver failure. However, hepatocyte transplantation is also limited by the shortage of donor livers. Furthermore, hepatocytes cannot be amplified in vitro. This underlines the crucial need to develop new sources capable of mass-producing hepatocytes. Human embryonic and human induced pluripotent stem cells (can self-renewal and differentiate into functional hepatocytes in vitro. However, the production of hepatocytes in GMP quality for human uses remains to be accomplished. The thesis project is to develop regenerative medicine approaches with human pluripotent stem cells differentiated into hepatocytes to treat hereditary liver diseases such as Crigler-Najjar type 1 or the treatment of acute liver failure. GMP protocols for producing hepatocyte-like cells will be developed. Therapeutic potential and biosecurity studies will be evaluated in animal models of Crigler-Najjar, and acute liver failure induced by acetaminophen. The perspective of the project is to accelerate the clinical application of liver-derective regenerative medicine with pluripotent stem cells

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Gavin-Plagne, Lucie. "Cryoconservation de cellules spermatiques et de cellules souches pluripotentes de mammifères dans un milieu synthétique et chimiquement défini." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1197/document.

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Abstract:

Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet CRB-Anim (Centre de Ressources Biologiques d’Animaux Domestiques) dont le but est de constituer une cryobanque nationale et d’améliorer les techniques de cryoconservation. Aujourd’hui, les ressources biologiques de type reproductif (embryons, sperme, ovocytes) et de type somatique (fibroblastes et cellules souches pluripotentes) sont conservées dans des milieux contenant des produits d’origine animale (POA). L’utilisation actuelle des POA (sérums, lait, jaune d’œuf) pose des problématiques sanitaires (risque de contamination) et scientifiques (manque de reproductibilité liée à la variabilité de composition des POA). Cette étude a pour objectif d’évaluer l’effet d’un milieu de préservation synthétique, chimiquement défini, breveté pour la congélation de cellules de sang de cordon (STEMALPHA.CRYO3) sur la cryoconservation de sperme ovin et bovin, et de cellules souches pluripotentes de lapin. Pour cela, une approche biologique (étude in vitro et in vivo sur le terrain), alliée à une approche physique (étude des cinétiques de refroidissement et caractérisation des propriétés thermodynamiques des milieux de congélation) ont été mis en place.Nos résultats montrent l’intérêt de l’utilisation du STEMALPHA.CRYO3, en tant que substituant aux sérums, dans les solutions de cryoconservation des cellules souches pluripotentes. Néanmoins, notre étude indique que ce produit n’est pas efficace pour protéger le sperme lors de la congélation. Cette thèse confirme l’intérêt de standardiser les procédures de cryoconservation afin d’assurer la qualité des ressources biologiques pour les cryobanques et les échanges internationaux
Nowadays, reproductive (embryos, sperm, oocytes) and somatic (fibroblasts and pluripotent stem cells) resources are cryopreserved in media containing animal-derived products (serum, egg yolk, milk). Using these products raises sanitary (risk of contamination) as well as scientific concerns (reproducibility limits due to the variability of their composition). This study aims to replace animal derived-product in assessing the effect of a synthetic and chemically defined medium, STEMALPHA.CRY03® (Stem Alpha, France), on the cryopreservation of ovine and bovine sperm, and on rabbit pluripotent stem cells. First, a physical approach permitted to study the cooling rates and the characterization of thermodynamic properties of the freezing media. The differential scanning calorimetry allowed us to define their phase transition temperatures (crystallization temperature, melting temperature and enthalpy variation of crystallization, proportional to the amount of crystallized ice). Second, a biological approach was used for the cryopreservation of bovine and ovine sperm, as well as rabbit pluripotent stem cells. Flow cytometry and computer- assisted sperm analyses showed that STEMALPHA.CRY03® impaired bovine sperm, compared to a medium containing animal derived-product. These last results were confirmed in ovine species. Nevertheless, artificial insemination by laparoscopy (n = 270 ewes) counteracts this impairment and allowed an average pregnancy rate of 70 %. Moreover, without any additive in the freezing medium, a similar pregnancy rate was obtained. The study of pluripotent gene expression profile, and analyses of viability and growth rates for the cryopreservation of rabbit pluripotent stem cells confirmed that synthetic media, STEMALPHA.CRY03® (with 4, 5 or 10 % of cryoprotectant) and CryoStor® CS10 (containing 10 % of cryoprotectant) were more efficient than serum-based media. We demonstrate that it is possible to cryopreserve sperm cells and pluripotent stem cells in synthetic and chemically defined media. 0ur results confirmed the interest of a standardized approach for cryopreservation procedures of genetic resources in mammals. This work meets the needs of cryobanking activities (quality policy) and of the regulation development within the framework of international trade

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Mathieu, Marie-Emmanuelle. "Etude de la balance pluripotence-differenciation des cellules souches embryonnaires murines sous l'effet du LIF : rôle du gène MRAS." Thesis, Bordeaux 2, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR21878/document.

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Abstract:

Le LIF (Leukemia Inhibitory factor), une cytokine de la famille de l’Interleukine 6, permet le maintien de la pluripotence des cellules souches embryonnaires murines (CSEm) in vitro. Dans le but de comprendre les mécanismes d’action du LIF dans ce modèle d’étude, une analyse sur puces à ADN a été réalisée et a permis d’identifier trois « signatures LIF » : les gènes « Pluri » (pour Pluripotence), dont le niveau d’expression relatif chute suite au retrait de cette cytokine, et deux catégories de gènes « Lifind » (pour LIF induit) dont le niveau d’expression relatif augmente suite à un ajout de LIF après une culture de 24 ou 48 heures sans cette cytokine. Nous avons mis au point des tests fonctionnels permettant d’étudier la fonction des gènes cibles du LIF dans notre modèle d’étude. Ainsi, nous avons mis en évidence le rôle d’un gène « Pluri », Mras/Rras3, une petite GTPase de la famille Ras, dans la régulation de l’expression d’une part de marqueurs de pluripotence, tels que Oct4 et Nanog et d’autre part de marqueurs de différenciation, tels que Lef1 et Fgf5
LIF (Leukemia Inhibitory factor), a cytokine Interleukin 6 family, allows maintaining the pluripotency of murine embryonic stem cells (mESC) in vitro. To understand the mechanisms of action of the LIF in this model, a microarray analysis was conducted and identified three « signatures LIF » : the « Pluri » (for Pluripotency) genes, whose the relative level of expression falls following the withdrawal of this cytokine, and two classes of « Lifind » (for LIF induced) genes, whose the relative expression level increases as a result of LIF addition after a culture of 24 or 48 hours without this cytokine. We have developed functional tests to study the function of the target genes of LIF in our study model. Thus, we have investigated the role of a « Pluri » gene, Mras/Rras3, a small GTPase of the Ras family, in the regulation of the expression on the one hand of markers of pluripotency, such as Oct4 and Nanog, and on the other hand of differentiation markers, such as Lef1 and Fgf5

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Steichen, Clara. "Eléments d'évaluation pour l'utilisation d'hépatocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) en thérapie cellulaire." Paris 7, 2014. http://www.theses.fr/2014PA077045.

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Abstract:

Parmi les nombreuses applications potentielles des cellules souches pluripotentes induites (iPSC), ce travail de thèse s'est intéressé à l'utilisation d'hépatocytes dérivés d'iPSC en thérapie cellulaire. Des hiPSC ont d'abord été générées par transfection itérative d'ARN messagers. L'intégrité génomique de ces cellules a été analysée, en comparaison avec des iPSC générées en parallèle par une méthode virale. Le profil SNP des iPSC-ARN ne diffère pas de celui des fibroblastes de départ, contrairement à celui des iPSC virales, mais le nombre de délétions ou duplications (CNV) ne dépend pas de la méthode de reprogrammation. Cette analyse génomique a également permis de mettre en évidence une lignée iPSC-ARN atypique présentant un remaniement caryotypique complexe, équilibré et stable qui comprend une importante disomie monoparentale, ainsi qu'un défaut dans la capacité de formation de tératomes. La seconde partie de ce travail rapporte la génération d'hiPSC à partir de fibroblastes de patients hémophiles B. Pour corriger le déficit génétique, nous avons utilisé, dans ces iPSC, des nucléases artificielles pour insérer une cassette thérapeutique codant le FIX. La différenciation en hépatocytes de ces iPSC modifiées nous permettra de valider la correction in vitro, et in vivo dans un modèle de souris hémophiles B. Le dernier volet de ce travail consiste à différencier des iPSC simiennes en hépatocytes pour une transplantation autologue dans le foie du singe donneur, après embolisation portale partielle. Nous souhaitons ainsi établir la preuve de principe d'une thérapie cellulaire autologue dans un modèle préclinique de primate non humain
Among the various potential applications of induced pluripotent stem cells (iPSCs), this Ph. D project focused on the use of iPSC-derived hepatocytes in cell therapy. Human iPSCs have been generated by repeated transfections of messenger RNAs. The genomic integrity of these cells was analyzed, in comparison with iPSCs generated in parallel by a viral method. The SNP profile of mRNA-iPSC is not significantly different from the parental fibroblasts one, in contrary to what we observed with viral-iPSCs. The number of deletions or duplications (CNVs) is not dependent on the reprogramming method. This genomic analysis also highlighted an atypical mRNA-iPSC line displaying a complex, stable and balanced genomic rearrangement including a large region of de novo uniparental disomy, and a defect in teratoma formation capacity. The second part of this work describes the generation of hiPSCs from hemophilia B patients biopsy. To correct the genetic defect, we used artificial nucleases to drive the insertion of a therapeutic cassette coding the FIX gene. The differentiation of these corrected iPSCs into hepatocytes will allow us to validate this correction approach in vitro first and in vivo in a hemophilia B mouse model. The last part of this PHD work focused on differentiating simian iPSCs into hepatocytes to perform an autologous transplantation into the liver of the donor monkey, alter a portal vein embolization. We would like to establish the proof of principle of an autologous iPSC-based therapy in a non-human primate preclinical model

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Terray, Angélique. "Développement de modèles in vitro de rétinites pigmentaires à partir de cellules souches pluripotentes humaines." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066614/document.

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Abstract:

Les rétinites pigmentaires (RP) sont des pathologies rétiniennes cécitantes d'origine génétique caractérisées par une perte des photorécepteurs. Nous avons ciblé des formes de RP autosomique dominante consécutives à des mutations dans le gène du pigment visuel de la RHODOPSINE, du facteur d'épissage PRPF31 et du facteur de transcription impliqué dans le développement des photorécepteurs NR2E3. Les fibroblastes, issus de biopsies de peau de patients, ont été reprogrammés en cellules iPS par une technique dite non intégrative. Après stabilisation des cellules iPS, nous avons vérifié leur propriété de pluripotence et l'absence d'anomalies caryotypiques.Les cellules iPS porteuses d'une mutation sur le gène RHODOPSINE ont été différenciées dans le lignage des photorécepteurs. Nos résultats montrent que les photorécepteurs porteurs de la mutation P347L du le gène RHODOPSINE récapitulent la dégénérescence observée chez les patients.Nous montrons que les cellules de l'épithélium pigmentaire rétinien (EPR) dérivées de cellules iPS porteuses de la mutation Cys294X du gène PRPF31 présentent des problèmes d'adhésion cellulaire due à l'absence de lame basale. Leur activité de phagocytose est alors perturbée, suggérant qu'un dysfonctionnement de l'EPR pourrait être à la base de la RP causée par la mutation Cys294X du gène PRPF31. Les modèles développés nous ont permis de mieux comprendre les processus à la base de la pathogénèse de certaines RP. Ces modèles associés à des protocoles de criblage, pourraient permettre d'évaluer l'efficacité et la toxicité de nouvelles molécules pharmacologiques, mais également être utilisés pour valider des approches de thérapie génique
Retinitis pigmentosa (RP) is an inherited retinal diseases characterized by a loss of photoreceptors. We focused specific forms of autosomal dominant RP with mutations in the rod visual pigment RHODOPSIN, the ubiquitous splicing factor PRPF31 and the transcription factor involved in the development of photoreceptors NR2E3. Fibroblasts from skin biopsies of patients were reprogrammed into iPS cells by a non-integrative approach. After stabilization of iPS cell lines, we verified their pluripotency property and the absence of karyotype abnormalities. Based on the retinal differentiation protocol, iPS cells carrying a mutation in the RHODOPSIN gene have been differentiated in the photoreceptor lineage. Our results showed that the photoreceptors expressing the mutated form of RHODOPSIN summarizing the process of degeneration observed in RP patients. We show that retinal pigment epithelium (RPE) cells derived from iPS cells carrying a mutation in the PRPF31 gene lack basal membranes and have cell adhesion disorders. Consequently, their phagocytic activity is disturbed, suggesting that a malfunction of the RPE could be the primary step of the development of RP caused by mutation Cys294X in the PRPF31 gene. The models developed from specific-patient iPS cells have enabled us to better understand the processes underlying the pathogenesis of some RP. These models associated with screening protocols could be used to evaluate the efficacy and toxicity of new pharmacologic compounds but also used to validate new gene therapy approaches

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Hiriart, Emilye. "Modélisation cellulaire des étapes précoces de la valvulogenèse à partir d'un modèle de cellules souches embryonnaires humaines, et étude de l'implication d'Oct4 dans le phénomène de transition endothélio-mésenchymateuse lors de la formation des coussins endocardiques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLE011.

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Abstract:

Les cardiopathies représentent la première cause de mortalité dans le monde, près de 30% des décès chaque année sont imputables à ce type de pathologies ; cette incidence a par ailleurs fortement augmentée au cours du siècle dernier (OMS). Les cardiopathies peuvent être classées en plusieurs sous-groupes de maladies cardio-vasculaires en fonction du tissu affecté par la pathologie. On différencie ainsi les maladies affectant les vaisseaux, le muscle cardiaque, le rythme (tissu pacemaker et de conduction) et les maladies des valves cardiaques. Les valvulopathies cardiaques peuvent être causées par des défauts des valves acquis ou innés et représentent près de 30 à 40% des malformations cardiaques recensées. Le pourcentage de patients atteints de valvulopathies augmente avec l’âge du patient, de plus, les valvulopathies représentent la principale cause de morbidité chez l’adulte, et l’enfant dans les pays développés.Ces défauts peuvent être d’origines génétiques, congénitales, toxicologique, ischémiques avec influence de différents facteurs de risques aussi bien génétiques qu’environnementaux, dans certains cas elles peuvent même être provoquées par des médicaments, le cas du Benfluorex (Mediator®) étant probablement le plus connu. Les défauts affectant les valves peuvent avoir de graves conséquences sur le fonctionnement du cœur. Ainsi, en 2008, aux États-Unis, il a été nécessaire de procéder au remplacement de près de 82000 valves cardiaques chez des patients adultes. Si le remplacement de valves cardiaques reste une avancée majeure pour les patients atteints de valvulopathies, l’utilisation de prothèses et de transplants valvulaires présentent néanmoins des limitations, notamment : une absence de croissance des prothèses, l’apparition de thromboses, ainsi que des rejets en cas de transplantation de valves allo-géniques, prélevées sur des donneurs en morts cérébrale. Ainsi, il est nécessaire d’étudier les mécanismes mis en jeu dès le développement embryonnaire, mécanismes qui pourrait avoir un effet délétère à plus ou moins long terme entrainant l’apparition d’une valvulopathie chez l’enfant, le jeune adulte ou chez la personne âgée. Pour cela l’utilisation d’un modèle cellulaire utilisable in vitro serait une avancée remarquable. Ce modèle permettrait à la fois d’élucider un certain nombre de mécanismes biologiques mis en place au cours du développement ou de la pathologie, mais aussi d’espérer la mise en place d’un protocole permettant l’utilisation clinique de cellules autologues reprogrammées pour la thérapie des tissus atteints de valvulopathies voire même une thérapie incluant une réparation endogène
Heart disease is the leading cause of death worldwide, nearly 30% of deaths each year are attributable to such diseases; this incidence has also greatly increased in the last century (WHO).Heart disease can be classified into several subgroups of cardiovascular disease based on the tissue affected by the pathology. It thus differs diseases affecting vessels, cardiac muscle, rhythm (fabric pacemaker and conduction) and heart valve disease. Heart valve disease can be caused by defects of innate and acquired or valves represent about 30-40% of heart defects identified. The percentage of patients with valvular heart disease patients increases with age of the patient, in addition, valvular heart disease is the leading cause of morbidity in adults and children in developed countries.These defects may be of genetic origin, congenital, toxicological, with ischemic influence of various risk factors both genetic and environmental, in some cases they can even be caused by medications, if the Benfluorex (Mediator®) are probably the most known. The defects in the valves can have serious consequences on the functioning of the heart. In 2008, the United States, it was necessary to proceed with the replacement of nearly 82,000 heart valves in adult patients.If the replacement heart valves remains a major advance for patients with valvular heart disease, the use of prostheses and transplants valves nevertheless have limitations, including: no growth prostheses, the occurrence of thrombosis and releases in cases of allo-transplantation of gene valves taken from brain dead donors. Thus, it is necessary to study the mechanisms involved early embryonic development, mechanisms that could have a deleterious effect more or less long term leading the development of valvular disease in children or young adults in the old person. For this the use of an in vitro cell model used is a remarkable achievement. This model would both elucidate a number of biological mechanisms during development or pathology, but also hope the development of a protocol for the clinical use of autologous cells reprogrammed to the therapy of patients with valvular tissue or even a therapy including an endogenous repair

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Veillard, Anne-Clémence. "Profil de méthylation de l’ADN des cellules souches d’épiblaste issues d’embryons après fécondation ou clonage et comparaison avec les cellules souches embryonnaires chez la souris." Thesis, Paris 11, 2013. http://www.theses.fr/2013PA112267.

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Abstract:

Les cellules souches pluripotentes sont capables de donner naissance à tous les types cellulaires constituant un organisme, ce qui leur confère un fort intérêt thérapeutique. A partir de l’embryon de souris on peut en dériver deux types : les cellules souches embryonnaires (ES) au stade blastocyste et les cellules souches d’épiblaste (EpiSC) au stade œuf cylindre. Ces deux types de cellules partagent leurs propriétés pluripotentes mais se distinguent par de nombreux aspects comme leurs conditions de culture et les gènes qu’elles expriment. Nous avons montré que la reprogrammation par clonage par transfert de noyau permet d’obtenir des EpiSC présentant un méthylome et un transcriptome similaires à ceux des EpiSC issues d’embryons après fécondation. Nous avons également caractérisé le profil de méthylation de l’ADN des EpiSC, et montré une tendance à l’hyperméthylation des promoteurs des EpiSC par-rapport aux cellules ES et à l’épiblaste. De plus, l’absence de méthylation empêche la conversion des cellules ES en EpiSC. Les EpiSC semblent donc dépendre fortement de la méthylation de l’ADN pour réguler l’expression de leurs gènes, ce qui les distingue des cellules ES
Pluripotent stem cells are of great therapeutic interest because of their capability to give rise to all the cells composing an organism. We can derive two types of these stem cells from the mouse embryo: embryonic stem cells (ESCs) from the blastocyst and epiblast stem cells (EpiSCs) from the egg cylinder stage. These two cell types share their pluripotent properties but are distinct on several features, like their culture conditions and gene expression. We showed that reprogramming using cloning by nuclear transfer allows the obtention of EpiSCs with a methylome and a transcriptome similar to those of EpiSCs derived from embryo after fertilisation. We also characterised the DNA methylation pattern of EpiSCs and showed their tendency to present a hypermethylation at their promoters compared to ESCs and epiblast. We also observed that the absence of DNA methylation blocks the conversion of ESCs into EpiSCs. As a conclusion, it seems that EpiSCs are strongly dependant of DNA methylation to regulate gene expression, which distinguishes them from ESCs

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Gatinois, Vincent. "Pathologies des hélicases et vieillissement précoce : modèle d'étude par dérivation de cellules souches pluripotentes induites (iPS)." Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTT042/document.

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Abstract:

Les hélicases sont des enzymes ubiquitaires catalysant la séparation de l’ADN double-brin et impliquées dans la réplication, la réparation de l’ADN et dans le maintien des télomères. Chez l’Homme, 3 hélicases présentent des mutations responsables de syndromes cliniques : WRN pour le syndrome de Werner, BLM pour le syndrome de Bloom et RECQL4 pour le syndrome de Rothmund-Thomson. Tous ces syndromes associent un vieillissement pathologique accéléré à un risque accru de développement de cancer notamment par une augmentation de l’instabilité génomique. Les connaissances sur les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans ces maladies du vieillissement sont encore très partielles, notamment en ce qui concerne le lien entre l’instabilité génomique et le vieillissement. Au cours de ce projet, l'utilisation de prélèvements sanguins et cutanés de patients atteints de ces pathologies rares a permis de générer des modèles de cellules souches pluripotentes induites (iPS). Ces cellules présentent l’avantage de s’auto-renouveler et de pouvoir théoriquement se différencier dans tous les types cellulaires d’un organisme. Parallèlement, un témoin de sénescence a été généré de la même manière avec des cellules d’un patient souffrant du syndrome de la progéria de Hutchinson-Gilford. Après caractérisation de ces cellules, nous avons identifié des ensembles de phénotypes cellulaires et moléculaires dans le but de récapituler in vitro les pathologies. Nous avons également engagé les cellules iPS dans des voies de différenciation proches des tissus atteints dans les pathologies in vivo. Enfin, nous avons étudié la stabilité génomique de ces lignées dans les différents types cellulaires cultivés. Ainsi nous avons observé que la lignée Bloom est le siège de recombinaisons particulièrement fréquentes et est caractérisée par une instabilité du génome dans tous les types cellulaires étudiés. Egalement, la lignée Werner semblerait se distinguer par une instabilité de ses télomères. Enfin, l’ensemble des lignées des pathologies du vieillissement prématuré présenterait un défaut mitochondrial
Helicases process the double-stranded DNA dissociation. They are involved in replication, DNA repair and maintenance of telomeres. In human, 3 helicases display mutations responsible for clinical syndromes: WRN for the Werner syndrome, BLM for the Bloom syndrome and RECQL4 for the Rothmund-Thomson syndrome. All these diseases cause premature ageing and high risk of cancer. Molecular and cellular mechanisms involved in these diseases are not well defined. Particularly, little is known concerning the link between genomic instability and ageing. During this project, we used blood samples and skin biopsies of affected patients to generate models by reprogramming cells to induced pluripotent stem cells (iPSCs). These cells have the advantage of self-renewing and theoretically could be differentiated in all cell types. At the same time, an iPSC senescence control was performed from cells of a Hutchinson-Gilford Progeria syndrome patient. iPSCs were characterized for pluripotency. In the aim of recapitulate these pathologies in vitro, we identified sets of cellular and molecular phenotypes. We also engaged differentiation of iPSCs in cell pathways closed to the affected tissues in vivo. Finally, we studied the genomic stability of iPSCs and derived cells. We observed that Bloom cells are susceptible to frequent recombinations and are characterized by a genome instability through all studied cell types. Werner cells showed an instability of telomeres length. Finally, all premature ageing diseases displayed mitochondrial defects

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Vargas, Valderrama Alejandra. "Différenciation des cellules souches pluripotentes humaines en cellules endothéliales et cellules hématopoïétiques via une population du type hémangioblastique Efficient hPSC differentiation into endothelial and hematopoietic cells via a hemangioblast-like population." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASQ021.

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Abstract:

Les cellules endothéliales (CE) et les cellules hématopoïétiques dérivées des cellules souches pluripotentes humaines (CSPh) sont un outil prometteur pour l'ingénierie tissulaire, la thérapie cellulaire et pour la découverte de nouveaux médicaments. Les CE assurent la formation des vaisseaux sanguins, tandis que les cellules hématopoïétiques matures sont impliquées dans le transport de l'oxygène, l'hémostase et la réponse immunitaire entre autres. Dans cette étude, nous avons différencié des CSPh en une population bipotente de type hémangioblastique pour générer des populations pures de ces deux lignages in vitro. Cette population CD144+CD309+CD34+CD143+CD31+ donne une population intermédiaire in vitro, les colonies blastiques (CB), qui exprime le marqueur CD43 à 90%. Les CB se différencient en colonies hématopoïétiques myéloïdes et érythroïdes et expriment des facteurs de transcription impliqués dans l'hématopoïèse définitive (RUNX1c, GATA2, SCL, HOXB4). D’autre part, la différenciation endothéliale du progéniteur hémangioblastique génère une population à plus de 95% de CE CD309+CD34+CD144+CD31+ fonctionnelles in vitro, exprimant des marqueurs spécifiques des CE artérielles et veineuses. In vivo, nous avons démontré que la population hémangioblastique génère une reconstitution hématopoïétique faible mais détectable chez des souris immunodéficientes. Les CE transplantées dans un modèle murin d’ischémie dans une chambre dorsale se sont incorporées à l’endothélium des vaisseaux de la souris, démontrant leur potentiel angiogénique. Enfin, et comme preuve du concept, nous avons utilisé des CE et des hépatoblastes dérivées de la lignée de CSPh dans le but de créer des organoïdes hépatiques vascularisés in vitro
Endothelial cells (ECs) and hematopoietic cells derived from human pluripotent stem cells (hPSc) are a promising tool for tissue engineering, cell therapy and drug discovery. ECs are involved in blood vessel formation, while mature hematopoietic cells participate in oxygen transport, hemostasis and immune response. In this study, we have differentiated hPSCs into a bipotent hemangioblast-like population to generate pure populations of these two lineages in vitro. This CD144+CD309+CD34+CD143+CD31+ population gives rise to an intermediate population in vitro, the blast colonies (BCs), which expresses the CD43 marker at 90%. BCs differentiate into myeloid and erythroid hematopoietic colonies and express transcription factors involved in definitive hematopoiesis (RUNX1c, GATA2, SCL, HOXB4). On the other hand, endothelial differentiation of the hemangioblast-like progenitors generates a population of more than 95% of functional CD309+CD34+CD144+CD31+ ECs in vitro, expressing arterial and venous specific markers of ECs. In vivo, we showed that the hemangioblast-like population generates a low but detectable hematopoietic reconstitution in immunodeficient mice. ECs transplanted in a mouse model of ischemia on a dorsal chamber were localized in the endothelium of the mouse blood vessels, suggesting an angiogenic potential of these cells. Finally, and as a proof of concept, ECs and hépatoblasts derived from hPSCs were cocultured to generate vascularized hepatic organoids in vitro

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Maltais, Chantale. "Thérapie génique ex vivo de la dystrophie musculaire de Duchenne à l'aide de cellules souches pluripotentes induites." Thesis, Université Laval, 2014. http://www.theses.ulaval.ca/2014/30769/30769.pdf.

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Abstract:

La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) est une myopathie héréditaire due à l'absence de dystrophine. Parmi les thérapies possibles, la greffe autologue de myoblastes dérivés de cellules souches pluripotentes induites (hiPSCs) provenant du patient dystrophique, préalablement corrigés génétiquement, est envisageable. Lors de la première partie de ma recherche, j'ai transplanté des hiPSCs de patient DMD différenciés en myoblastes chez la souris Rag/mdx. Ces cellules avaient été corrigées génétiquement à l'aide d'un vecteur lentiviral codant pour la micro-dystrophine, une dystrophine tronquée, mais toujours fonctionnelle. Mes résultats ont démontré l'expression de cette micro-dystrophine dans certaines fibres hybrides. Cependant, le protocole de différenciation des hiPSCs en myoblastes doit être amélioré. La deuxième partie de mon projet consistait donc à induire la myogenèse à l’aide de protéines recombinantes. Pour cela, des facteurs de transcription régulateurs de la myogenèse, fusionnés à un peptide de pénétration cellulaire, ont été produits et purifiés d’un système bactérien. Leur pénétration dans des cellules mésenchymateuses a été observée in vitro et leurs effets sur les cellules sont en cours d’étude. Lorsque ces approches thérapeutiques seront mises au point, elles pourraient être appliquées cliniquement pour traiter des patients dystrophiques.
Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a hereditary myopathy due to the absence of dystrophin. Among the possible therapies, there is the autologous transplantation of genetically corrected myoblasts derived from human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) of a dystrophic patient. In the first part of my research project, I have transplanted myoblasts differentiated from iPSCs of a DMD patient in the Rag/mdx mouse. These cells had been previously genetically corrected with a lentiviral vector coding for micro-dystrophin, a functional truncated version of dystrophin. The results demonstrated the expression of this micro-dystrophin in some of the hybrid fibers. However, in order to increase the graft success, the protocol of differentiation of hiPSCs in myoblasts must be improved. The second part of my project was the induction of myogenesis from hiPSCs using recombinant proteins. To accomplish this, myogenic transcription factors fused with a cell penetrating peptide were produced and purified from the bacterial system. Their capacity to enter into mesenchymal-like cells in vitro was observed and their effects on the cells are currently under study. Once optimized, these therapeutic approaches could be clinically applied to treat dystrophic patients.

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Guénantin, Anne-Claire. "Modélisation d'une laminopathie à partir de cellules souches pluripotentes : étude phénotypique, génétique et recherche de cibles thérapeutiques." Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2012. http://www.theses.fr/2012EVRY0026.

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Abstract:

Les laminopathies regroupent des maladies rare dues à des mutations sur le gène Lmna, codant pour les lamines nucléaires A et C. Parmi des centaines de mutations identifiées jusqu’alors, la mutation Lmna+/H222P est responsable de la Dystrophie Musculaire d’Emery Dreifuss Autosomale Dominante (DMED-AD). Les patients atteints par DMED-AD souffrent d’une dystrophie et d’une cardiomyopathie. J’ai étudié tout particulièrement l’effet et la fonction de la mutation Lmna+/H222P au niveau du développement cardiaque en utilisant des cellules souches embryonnaires murines (CSEm) ainsi que des cellules humaines induites à la pluripotence (hiPS) sauvages et porteuses de la mutation Lmna+/H222P. Un défaut dans la cardiogenèse est retrouvé dans les corps embryoïdes (CE) dérivés des CSEm et dans les hiPS dont la différenciation est induite par le BMP2. En effet, dans les cellules différenciées porteuses de la mutation Lmna+/H222P, on observe une expression des gènes mésodermiques et cardiaques (ex : brachyury, MesP1, Nkx2.5, Mef2c, Isl1…) déficiente. Néanmoins, la formation du mésendoderme ne semble pas affectée dans ces cellules. De plus, des défauts de contraction dûs à une désorganisation de la structure sarcomérique est retrouvée dans les Ces dérivés des CSEm Lmna+/H222P. Mes travaux de thèse ont donc permis de mettre en place un modèle murin et humain de cellules souches pluripotentes pour laminopathies. Ces cellules pourront plus tard être utilisées afin de tester des médicaments permettant de trouver des traitements pour les personnes atteintes de la DMED-AD
Laminopathies are rare genetic disorders caused by mutations in Lmna which encodes nuclear lamins A/C. Among hundreds of mutations identified so far, Lmna+/H222P leads to an Autosomal Dominant Emery-Dreifuss Muscular Dystrophy (AD-EDMD). AD-EDMD patients suffer of both muscle dystrophy and cardiomyopathy. Herein, we investigated the effects of Lmna+/H222P in cardiac development and function using wild type and mutated mouse embryonic stem cells (mESC) and human induced pluripotent stem cells (hiPS). Lmna+/H222P impairs cardiogenesis of both mESC and hiPSC. Expression of mesodermal and cardiac genes (i.e., brachyury, MesP1, Nkx2.5, Mef2c, Isl1…) in mESC derived embryoid bodies (mEBs) and in BMP2-induced cardiac progenitors from hIPCs was deficient in mutated cells. Nevertheless, the formation of mesendoderm was not affected in cells carrying Lmna+/H222P mutation. Cell contractility was impaired in mutated mEBs which correlated with a poor sarcomeric network visualised by cell immunostaining. Thus, my thesis revealed that human and murine pluripotent stem cells can serve as cellular model for laminopahties. These cells could be used for drug screening in order to test pharmacological approach to relieve symptomns of AD-EDMD

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Côme, Julien. "Mise en place d'un modèle d'étude de l'amyotrophie spinale infantile à partir de cellules souches pluripotentes humaines." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLE020.

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Abstract:

Les cellules souches pluripotentes humaines (hPSC) ont pour caractéristiques principales l'auto-renouvellement permettant de les avoir de manière quasi-illimité ainsi qu'un potentiel de différenciation, qui en théorie, peut permettre de générer l’ensemble de cellules de l'organisme. Ces deux caractéristiques en font un outil de choix pour une utilisation en médecine régénérative, disséquer certains mécanismes du développement humain, l'étude de maladies génétiques et la recherche de nouveaux médicaments. Durant mes travaux de thèse, j'ai utilisé les hPSC afin de mettre en place un nouveau modèle d'étude de l'amyotrophie spinale infantile (SMA). La SMA est une maladie neurodégénérative due à la mort spécifique des motoneurones (MN) de la moelle épinière qui provoque une atrophie des muscles striés. La première étape a consisté à la mise en place d'un protocole de différenciation efficace en motoneurones à partir des hPSC. A l'issue d'un criblage combinatoire de morphogènes, nous avons identifié une condition permettant la production de motoneurones spinaux de façon efficace (70%) et rapide (14 jours). Des conditions de génération de motoneurones craniaux (50%), sensitifs (65%) et inter-neurones (75%) ont également été identifiées. Ce protocole de différenciation optimisé a ensuite été appliqué sur des lignées de cellules souches induites à la pluripotence (hIPS) reprogrammées à partir de fibroblastes porteurs de la mutation causale de la SMA ainsi que sur des fibroblastes contrôles. Nous avons mis en place un système d'étude des motoneurones en plaque 384 afin d'étudier le phénotype de dégénérescence spécifique des MN-SMA sur des cultures à long terme, via des approches d'analyse à haut débit. Nos travaux montrent que notre modèle de la SMA récapitule certains des phénotypes connus de la SMA et peut être utilisé pour des approches de criblage pharmacologique. En parallèle, nous avons également utilisé les caractéristiques des hPSC afin d'étudier un mécanisme intervenant dans les étapes précoces du développement embryonnaire. Nous avons travaillé en collaboration avec l'équipe du Dr. Rougeulle afin d'étudier les mécanismes de l'inactivation du chromosome X. Nous avons notamment déterminé l'implication du facteur Xact dans la mise en place des évènements menant à la ré-activation du chromosome X.En conclusion, les hPSC sont donc devenue des outils primordiaux pour la modélisation, qu'elle soit développementale ou pathologique et devraient permettre d'accélérer la compréhension des mécanismes physiologiques
Human pluripotent stem cells (hPSCs) are characterized by self-renewal and pluripotency abilities that refer to the capacity to proliferate indefinitively without commitment in vitro and to the ability to differentiate into multiple and specialized cell lineages. hPSCs are a useful tool for regenerative medicine, pathological modelling and new therapeutic molecule identification.My thesis project mainly focused on the development of a new cellular model for the study of spinal muscular atrophy (SMA). SMA is mainly characterized by a specific loss of spinal motor-neurons (sMN) that induces a progressive muscle weakness. The initial objective has been to define a protocol allowing the differentiation of sMN starting from hPSC. Using combinatorial analysis, we identified experimental condition that induced an efficient (70%) and rapid (14 days) generation of sMN. In parallel, we setted up the condition needed for the specification of different subtype of MN, such as spinal interneurons (77%) and sensory neurons (64%) in the same timeline.Then, we used human induced pluripotent stem cells (hIPS) from skin biopsies of SMA patients and unaffected fibroblasts. Characterization of the MNs viability was performed in 384 wells plates with high throughput screening. Moreover, our new system allowed us to reproduce in well characterized human PSC-derived MNs specific phenotype described for SMA thus providing a new tool for HT pharmacological screening and drug discovery. In addition, in collaboration with Dr.Rougeulle, we used hPSC to study specific mechanism occurring during early stages of embryonic development. In particular, we characterized the implication of Xact in the reactivation of chromosome X

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Sawan-Vaissière, Carla. "Rôle de la protéine TRRAP, co-facteur des HATs, dans la régulation de la pluripotence des cellules souches embryonnaires et hématopoiétiques." Thesis, Lyon 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LYO10160.

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Abstract:

Les cellules souches embryonnaires et adultes sont strictement contrôlées et régulées par différents mécanismes comme l’auto-renouvellement, la différentiation et l’apoptose. Les enzymes impliquées dans la modification des histones et les différents statuts de la chromatine seraient responsables de la mise en place, du maintien et de la propagation des différents profils d’expression des gènes mais le mécanisme sous-jacent reste néanmoins mal compris. Dans nos études, nous avons identifié le rôle de Trrap, un cofacteur des histones acétyltransférases dans le maintien de l’auto-renouvellement des cellules souches embryonnaires et adultes. La perte de la moelle épinière et une mortalité croissante sont survenues suite à la délétion conditionnelle du gène Trrap chez la souris. Ceci est dû à la perte des cellules hématopoïétiques progénitrices ainsi que des cellules hématopoïétiques souches par un mécanisme cellulaire autonome. L’analyse des cellules progénitrices, purifiées, de la moelle épinière à permis de révéler que ces anomalies sont associées à l’induction de l’apoptose indépendante de p53 ainsi qu’à la dérégulation des facteurs de transcription Myc. De plus, la délétion conditionnelle de Trrap dans les cellules souches embryonnaires induit la différentiation due au rôle important que Trrap joue dans la régulation du couplage de la méthylation de l’histone H3 aux lysines K4 et K27 appelées « domaines bivalents », le maintien du statut hyperdynamique de la chromatine et la régulation des gènes spécifiques à l’auto-renouvellement. Ceci est cohérent avec l’essentiel rôle de Trrap impliqué dans le mécanisme qui restreint l’induction de l’apoptose ou de la différentiation, ceci selon le type de cellules souches, et favorise le maintien de l’auto-renouvellement. Ces études ont permis d’identifier les différents rôles essentiels que Trrap joue dans le mécanisme qui permet le maintien des cellules souches embryonnaires et adultes ce qui soulève la possibilité que Trrap et les modifications des histones qui contrôlent l’auto-renouvellement pourraient être importants pour le développement et le maintien des cellules souches cancéreuses. Une meilleure compréhension du mécanisme commun qui implique Trrap et les modifications des histones contrôlant les éléments essentiels des cellules souches normales et cancéreuses s’avèrerait essentiel et très bénéfique pour les stratégies de thérapies épigénétiques qui ont pour but d’éradiquer les cellules souches cancéreuses
Embryonic and adult stem cells are tightly controlled and regulated by self-renewal, differentiation and apoptosis. Histone modifiers and chromatin states are believed to govern establishment, maintenance, and propagation of distinct patterns of gene expression in stem cells, however the underlying mechanism remains poorly understood. In our studies, we identified a role for the histone acetyltransferase cofactor Trrap in the maintenance of embryonic stem cells and hematopoietic stem/progenitor cells. Conditional deletion of the Trrap gene in mice resulted in ablation of bone marrow and increased lethality. This was due to the depletion of early hematopoietic progenitors, including hematopoietic stem cells, via a cell-autonomous mechanism. Analysis of purified bone marrow progenitors revealed that these defects are associated with induction of p53-independent apoptosis and deregulation of Myc transcription factors. Moreover, conditional deletion of Trrap in embryonic stem cells was found to results in unscheduled differentiation. This was due to the essential role of Trrap in coupling of H3K4 and H3K27 methylation ("bivalent-domains"), the maintenance of hyperdynamic chromatin state and regulation of the stemness genes, consistent with the essential function of Trrap in the mechanism that restricts apoptosis or differentiation depending on stem cell type and promotes the maintenance of self-renewal. Together, these studies have identified critical roles for Trrap in the mechanism that maintains embryonic and hematopoietic stem cells and raise the possibility that Trrap and histone modifications controlling self-renewal may be important for the development and maintenance of cancer stem cells. Better understanding of a common molecular mechanism involving HATs and histone modifications that controls key features of normal and cancer stem cells may prove highly beneficial for epigenetics-based therapeutic strategies aiming to eradicate cancer stem cells

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Ruillier, Valentin. "Utilisation des cellules souches pluripotentes pour le criblage à haut débit de molécules thérapeutiques dans la maladie de Lesch-Nyhan." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLE011/document.

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Abstract:

Les mutations affectant la fonction d'enzymes impliquées dans le cycle des purines sont responsables d'une multitude de syndromes pédiatriques, caractérisés par des atteintes neurologiques et comportementales. A ce jour, aucune stratégie thérapeutique n'a été réellement efficace pour contrôler ces symptômes. La maladie de Lesch-Nyhan (MLN), associée à la perte de fonction de l'enzyme de recyclage HGPRT, constitue un bon modèle d'étude. Mon travail a consisté à utiliser la technologie des cellules souches induites à la pluripotence, reprogrammées à partir de fibroblastes de patients atteints des formes sévères de la MLN, pour identifier des phénotypes neuronaux associés à la perte de fonction de l'HGPRT. Ces marqueurs phénotypiques ont ensuite été utilisés pour identifier, par une approche de criblage à haut débit, de nouvelles molécules chimiques capables de corriger ces défauts. Plus de 3000 molécules ont été testées et 6 composés, tous dérivés de l'adénosine, ont pu être identifiés comme compensant le métabolisme par un mécanisme d'action indépendant de l'HGPRT. De manière intéressante, un des composés, la S-adenosylmethionine (SAM) a par le passé déjà démontré des effets bénéfiques sur les symptômes comportementaux typiques de la MLN dans plusieurs études de cas. Cela démontre que la stratégie abordée ici a permis l'identification de cibles thérapeutiques permettant d'améliorer les symptômes neurospychiatriques de cette pathologie et constitue un modèle réplicable pour différentes pathologies touchant le métabolisme cérébral
Mutations in genes coding for enzymes involved in purine synthesis or recycling lead to dramatic neurological conditions with poor pharmacological options. Lesch–Nyhan disease (LND) is caused by deficiency of the salvage pathway enzyme HGPRT that compromises recycling of guanine and hypoxanthine into GMP and IMP. LND is characterized by severe neuropsychiatric symptoms that are out of reach of pharmacological treatments. Here we use human cortical neural stem cells and neurons derived from iPSC of children affected by severe forms of LND to identify neural phenotypes associated with HGPRT-deficiency and of interest to develop a target-agnostic based drug screening system. We screened more than 3000 molecules and identified 6 compounds, all possessing an adenosine moiety, that corrected LND related neuronal phenotypes by promoting metabolism compensations in a HGPRT-independent manner. One of these compound, S-adenosylmethionine (SAM), has already been reported as providing amelioration of behavioral symptoms in some LND cases, demonstrating that our screening allowed the identification of pathways that can be relevant therapeutic targets to ease the devastating neuropsychiatric symptoms associated with this pathology. Interestingly, these pathways can be activated in LND patients via simple food supplementation. This experimental paradigm can also be easily adapted to other purine associated neurological disorders affecting normal brain development

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Congras, Annabelle. "Analyse de la méthylation de l'ADN spermatique et développement de cellules pluripotentes induites chez des verrats infertiles porteurs ou non de remaniements chromosomiques." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2585/.

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Abstract:

Les problèmes de fertilité s'appliquent à l'homme, touchant une part croissante de la population, et aux espèces d'élevage comme le porc, freinant la diffusion de caractères d'intérêt. Dans ce projet, nous avons étudié deux mécanismes liés à l'infertilité : la dérégulation du profil de méthylation de l'ADN gamétique et les remaniements chromosomiques. Nous avons d'abord constaté que le niveau de méthylation de l'ADN spermatique est conservé entre trois espèces de mammifères au niveau global et local, ainsi qu'entre verrats fertiles et infertiles. Une augmentation de la méthylation dans le locus GNAS a été mise en évidence, ainsi qu'une dérégulation de son expression chez certains animaux infertiles, reliant pour la première fois hyperméthylation de cette région et infertilité chez les mammifères. Nous avons ensuite choisi de produire des lignées de cellules souches pluripotentes induites (iPSCs) par reprogrammation cellulaire de fibroblastes issus d'animaux infertiles porteurs de remaniements chromosomiques, pour étudier ensuite leur différentiation dans la voie germinale. Les lignées obtenues pour un verrat azoospermique t(Y;14) possèdent de nombreuses caractéristiques des cellules pluripotentes : expression de gènes spécifiques, cycle cellulaire modifié, et capacité à évoluer vers l'état naïf dans un milieu de culture adapté. Toutefois, leur capacité de différenciation est faible et elles présentent une instabilité génomique augmentant avec les passages que nous avons associé à la méthode intégrative de reprogrammation. L'utilisation d'une méthode non intégrative a montré que les cellules iPS ainsi obtenues sont plus stables et pourraient constituer un meilleur outil
Fertility issues concern both humans, affecting a growing part of the population, and farm animals including pigs in which they slow down the diffusion of agronomical traits of interest. In this project, we focused on two mechanisms linked to infertility: alterations in gametic DNA methylation and chromosomal rearrangements. We first observed that the methylation level of spermatic DNA is conserved between three mammalian species, both at the global and local level as well as between fertile and infertile boars. A specific increase in DNA methylation in the GNAS locus was identified, as well as a deregulation of its expression in some boars with low quality semen, linking for the first time hypermethylation of this region and male infertility in mammals. We then chose to produce induced pluripotent stem cell lines (iPSCs) derived from fibroblasts of infertile boars carrying chromosomal rearrangements, as a tool for studying their differentiation towards the germ cell lineage. Cell lines derived from an azoospermic t(Y;14) boar harbor several characteristics of pluripotency: expression of specific genes, a cell cycle resembling the one of embryonic stem cells, and an ability to evolve into the naïve state in adapted culture medium. However they revealed a poor differentiation potential and a genomic instability increasing with passaging that we associated with the use a an integrative reprogramming technique. The use of a non-integrative technique demonstrated that the cell lines obtained with this method did not harbor this instability. Their preliminary characterization may be predictive of production of more stable cell lines gathering more characters of pluripotency

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Pini, Jonathan. "Modélisation du syndrome d'Andersen dans les cellules souches pluripotentes induites : implication du canal potassique Kir2.1 dans la morphogenèse osseuse." Thesis, Nice, 2016. http://www.theses.fr/2016NICE4042/document.

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Abstract:

Le syndrome d’Andersen est une maladie rare et associée à la perte de fonction du canal potassique Kir2.1. Afin d’étudier sa physiopathologie, nous avons généré et caractérisé des cellules souches pluripotentes induites (iPS) contrôle et Andersen. Nous avons ensuite différencié ces cellules iPS en cellules souches mésenchymateuse (MSC). Les cellules MSC de patients présentent une capacité de différenciation en ostéoblastes et en chondrocytes diminuée par rapport aux cellules contrôle. En effet, la production de matrice extracellulaire et l'expression des master gènes des différenciations osseuses et cartilagineuses, est réduite chez les patients. Ces travaux de thèse montrent que le canal Kir2.1 est essentiel au développement osseux. Les défauts de différentiation observés pourraient expliquer les dysmorphies associées avec le syndrome d’Andersen
Andersen's syndrome is a rare disorder associated with a Kir2.1 potassium channel loss of fuction. To study the pathophysiology, we have generated and characterized induced Pluripotent Stem cells (iPS) from control and patient cells. We have then differentiated those iPS cells into mesenchymal stem cells (MSC). Patient's MSc have a lower osteoblastic and chondrogenic differnciation ability compared to control cells. Indeed, extracellular matrix production and master gene expression of osteoblastic and chondrogenic differenciation are reduced in patient’s cells. Alltogether, these results shown that Kir2.1 channel is required for bone developement. The differenciation defects saw in patient cells could explain the Andersen's syndrome associated dysmorphies

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Dissertations / Theses on the topic 'Cellules souches pluripotentes – Embryons'

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