Academic literature on the topic 'Cellules stromales mésenchymateuses – Cultures cellulaires'

Malgré l’évolution des outils de bio-ingénierie tissulaire et la sophistication des recherches visant à développer de nouveaux substituts cutanés, la prise en charge clinique des brûlures sévères a relativement peu évolué depuis plus de 30 ans. Si la survie est quasiment garantie par l’utilisation de cultures d’épidermes autologues (CEA), le traitement des grands brûlés n’en reste pas moins traumatisant, avec l’émergence de séquelles physiques (cicatrices hypertrophiques, dyschromies, fragilité cutanée), pathophysiologiques (désordres métaboliques et immunitaires), et neuropsychologiques (neuropathies, douleurs chroniques, syndrome de stress post-traumatique). Depuis leur découverte dans les années 1960, les Cellules Stromales Mésenchymateuses (CSM) ont suscité un intérêt grandissant dans le domaine de la thérapie cellulaire, en raison de leurs propriétés trophiques et immunomodulatoires. La découverte de leur haute plasticité face à divers stimuli environnementaux a plus récemment ouvert le champ de nouvelles stratégies de thérapie ciblée appelées « préconditionnement ». Ainsi, cette thèse a pour objet l’évaluation d’une stratégie de préconditionnement de CSM, afin d’en potentialiser l’action thérapeutique, dans le cadre du traitement de brûlures par CEA. Ce travail de thèse a été partagé en trois unités expérimentales. Tout d’abord la stratégie de préconditionnement a été mise au point sur des modèles de cicatrisation in vitro, permettant ainsi de souligner le rôle intéressant de l’interleukine-1β (IL-1β) et de la substance P (SP). Ensuite, l’efficacité et les mécanismes d’action de ces facteurs de préconditionnement ont été évalués in vitro, puis in vivo sur un modèle de plaie excisionnelle, en utilisant les CSM ou leurs produits de sécrétion. Il a ainsi pu être démontré que l’IL-1β améliorait l’efficacité des CSM en promouvant leur activité anti-inflammatoire, pro-migratoire et de remodelage. Il a également été montré que cet effet était en partie lié à un mécanisme impliquant la voie du TGF-β1. Enfin, la plus-value de cette stratégie thérapeutique a fait l’objet d’une étude in vivo sur un modèle de brûlure profonde mimant la prise en charge du patient sévèrement brûlé. Malgré divers problèmes techniques limitant la prise de greffe de CEA dans ce modèle, l’effet anti-inflammatoire et pro-angiogénique des CSM a pu être confirmé. Ces résultats semblent donc montrer l’intérêt d’une thérapie par CSM préconditionnées. Des études précliniques complémentaires sont maintenant requises pour vérifier la plus-value d’une telle thérapie dans le contexte de la brûlure cutanée
Since the 1980’s, little progress has been made in the management of major burns, in spite of several research advances in the field of skin tissue engineering and regenerative medicine. Developed in 1975, Cultured Epithelial Autografts (CEA) are the last-in-date significant breakthrough, allowing patient survival in most critical cases. However, patients still have to cope with debilitating sequelae including hypertrophic scars, skin fragility, immunometabolic dysfunctions, chronic pain and post-traumatic stress disorder. Mesenchymal Stromal Cells (MSC) have raised an increasing interest during the past 50 years due to their trophic and immunomodulatory properties. Recent findings about their high plasticity to external stimuli have fostered the development of new targeted therapies known as “preconditioning strategies”. This PhD work thus aimed to assess a MSC preconditioning strategy for the treatment of major burns using CEA. The present work was divided into three main experimental parts. First, in vitro experiments were developed in order to set up the preconditioning strategy, and revealed the interesting role of both interleukin-1β (IL-1β) and substance P (SP). Then, both effectiveness and mechanism of action of these preconditioning modalities were assessed in vitro and in vivo, either using MSC or their secretory products. It was thus shown that IL-1β could potentiate MSC effectiveness through the promotion of pro-migratory, anti-inflammatory and pro-remodeling activities. This effect was shown to be partly mediated by the TGF-β1 signaling pathway. At last, this preconditioning strategy was evaluated in a third degree burn rat model mimicking the surgical treatment applied to severe burn patients. Despite technical hurdles limiting CEA engraftment, anti-inflammatory and pro-angiogenic properties of MSCs were confirmed in this model. These preliminary results underline the potential of a preconditioned MSC therapy in wound healing. Additional preclinical studies are now required to corroborate the benefit of such a therapy in major burns

L’hématopoïèse se déroule dans un microenvironnement spécialisé appelé niche où les cellules souches hématopoïétiques (CSH) sont en contact étroit avec les cellules stromales mésenchymateuses. Cette interaction cellulaire associée à d’autres facteurs environnementaux, comme la présence des espèces réactives à l’oxygène, est cruciale pour la régulation des CSH normales, mais aussi leucémiques. Pour étudier ce microenvironnement, il est donc important de développer un modèle in vitro de niche humaine qui mime la physiologie in vivo. Nous avons choisi comme modèle deux lignées mésenchymateuses stromales humaines HS-27a et HS-5, très peu décrites dans la littérature. Le premier objectif a été de déterminer la qualité de cette niche tant du point de vue cellulaire, moléculaire que fonctionnel. Nos résultats montrent clairement que les cellules HS-27a participent à la formation d’une niche « quiescente » alors que les cellules HS-5 représentent une niche « proliférative ». Le deuxième objectif a été de créer une niche contrôlée pour le métabolisme oxydatif en régulant l’expression d’une protéine antioxydante, la glutathion peroxydase 3 ou GPx3. L’originalité de ce travail repose sur l’utilisation d’une méthode non virale de transfert de gène par le transposon piggyBac. Le plasmide porteur du gène d'intérêt a été apporté sous forme d’ADN et une source de transposase, enzyme catalysant la réaction d'intégration sous forme d’ARNm. Notre travail montre que GPx3 est un régulateur clé de l’homéostasie hématopoïétique favorisant le maintien des progéniteurs immatures. Pour la première fois, nous créons par ingénierie in vitro une niche hématopoïétique « calibrée » capable de mimer le microenvironnement normal et leucémique. Ce modèle permet non seulement d’identifier les acteurs clés de la régulation des cellules médullaires, mais aussi de développer des stratégies thérapeutiques ciblées
Hematopoiesis occurs in a hypoxic microenvironment or niche in which hematopoietic stem cells (HSCs) are in close contact with mesenchymal stromal cells. Cellular interactions as well as microenvironmental factors such as reactive oxygen species are crucial for the maintenance of normal and leukemic HSCs. Developing an in vitro human culture system that closely mimcs marrow physiology is therefore essential to study the niche. Here, we present a model using two human stromal cell lines, HS-27a and HS-5. Previously poorly described in the literature, we have further characterized both of these cell lines. The first objective was to assess the quality of HS-27a and HS-5 niches by investigating their cellular, molecular and functional characteristics. Our results clearly show that HS-27a cells display features of a “quiescent” niche whereas HS-5 cells rather represent a “proliferative” niche. The second objective was to engineer a hematopoietic niche where the oxidative metabolism is optimized for the expression of an antioxidant protein, glutathione peroxidase 3 (GPx3). The originality of this work is the use of a non-viral gene transfer system by using the transposon piggyBac. This strategy was achieved by delivering a DNA plasmid carrying the gene of interest, and an mRNA source of transposase, the enzyme which catalyzes the transgene integration. Functionally, GPx3 was shown to be a key regulator for sustaining hematopoietic homeostasis by maintaining immature progenitor cells. For the first time, an original non-viral gene transfer has been used to create an in vitro hematopoietic niche that recapitulates the complexity of normal and leukemic microenvironment. This niche not only provides a platform to identify regulatory factors controlling medullary cells, but may also help in the development of targeted therapeutic strategies

Les thérapies cellulaires et tissulaires sont des thérapies innovantes à base de cellules du patient (on parle alors de thérapies autologues) ou de cellules d'un donneur compatible (on parle alors de thérapies allogéniques). Contrairement aux médicaments chimiques ou à base des protéines souvent recombinantes (anticorps monoclonaux par exemple), le fait d'utiliser des cellules en tant que produit permet d'envisager de nouvelles cibles thérapeutiques qui peuvent être difficiles d'accès, et aussi d'augmenter la spécificité en engageant une transition vers des médecines ciblées et personnalisées. Cependant, le caractère vivant des thérapies (pour lesquelles les cellules en elles-mêmes constituent la thérapie) amène aussi une technicité en terme de production. En effet, les processus de production de ces nouvelles médecines doivent garantir une qualité des produits cellulaires dont les attributs et moyens de vérification d'activité sont souvent peu définis et/ou complexes. C'est d'autant plus une problématique que la qualité des matières premières peut être variable d'un donneur à un autre, particulièrement dans le cas de thérapies autologues pour lesquelles les patients ont bien souvent un système immunitaire et une qualité de don affecté par leur maladie. Pour commencer, une approche quantitative pour estimer la croissance cellulaire et la cinétique de mort causées par les collisions microporteur-microporteur dans les flacons Erlenmeyer spinner est décrite. Pour cela, les cellules ont été cultivées à différentes concentrations de microporteurs en utilisant deux types de microporteurs : Cytodex-1 et Synthemax II. Des cultures complémentaires ont été réalisées en ajoutant diverses concentrations de particules de même taille et densité que les microporteurs en vue de fournir des informations spécifiques sur la façon dont des particules supplémentaires peuvent avoir un impact sur la croissance des MSC sur les microporteurs. De plus, des éléments de caractérisation MSC ont été réalisés pour ces expériences afin de comprendre non seulement l'impact des interactions microporteur-microporteur sur la croissance mais aussi sur des éléments définis de la qualité cellulaire. En parallèle, afin d'estimer la quantité et l'intensité des collisions microporteurs-microporteurs dans une géométrie spécifique, des expériences ont été réalisées en utilisant à la fois l'atténuation de la lumière par les microporteurs Cytodex-1 (pour estimer la concentration locale de microporteurs) et des signaux acoustiques qui proviennent de particules entrant en collision avec un hydrophone (pour estimer la fréquence et l'intensité de la collision microporteur-capteur). Ces expériences ont fourni des éléments pour estimer la quantité de collisions de particules que les MSC peuvent percevoir pendant des phases dynamiques et stables, spécifiques aux cultures cellulaires en bioréacteur. Enfin, une approche basée sur les bioréacteurs pour la fabrication de MSC est présentée en se concentrant sur les aspects biologiques de l'impact de la concentration et de l'agitation des particules sur la croissance et les attributs de qualité des MSC. Pour cela, diverses cultures de MSC ont été réalisées dans des STR avec des concentrations de particules et des stratégies d'agitation variables. Les MSC produites dans ces conditions ont ensuite été caractérisées pour définir si certains attributs de qualité pouvaient être affectés par des paramètres tels que la concentration et/ou l'agitation des microporteurs
To date, bottlenecks persist concerning deep scientific understanding of how various process parameters will impact the Mesenchymal Stem Cell production. Specifically applied to microcarrier-based expansion processes of WJ-MSC's, very little information is available to characterize the impact of microcarrier concentration on MSC growth and death rates or on critical quality attributes which may have crucial and possibly dangerous clinical impacts. As a result, the following work proposes to rationally describe the impact of particle concentration on MSC growth through a pluri-disciplinary characterization of microcarrier-microcarrier interactions in agitated conditions. In order to do so the biological and physical aspects of this work will be presented. To begin with, a quantitative approach to estimate cell growth and death kinetics caused by microcarrier-microcarrier collisions in both Erlenmeyer Flasks and Spinner Flasks is described. For this, cells were grown at various microcarrier concentrations using two microcarrier types : Cytodex-1 and Synthemax II. Complementary cultures were performed by adding various concentrations of particles with the same size and density as microcarriers in view of providing specific information on how additional particles may impact MSC growth on microcarriers. In addition, elements of MSC characterization were performed for these experiments to understand not only the impact of microcarrier-microcarrier interactions on growth but also on defined elements of cell quality. In parallel, in order to estimate the amount and intensity of microcarrier-microcarrier collisions in a specific tank geometry, experiments were performed using both the attenuation of light by Cytodex-1 microcarriers (to estimate local microcarrier concentration) and the acoustic signal which comes from particles colliding with a hydrophone (to estimate microcarrier-sensor collision frequency and intensity). These experiments provided elements to estimate the amount of particle collisions that MSC's may perceive during specific dynamic and steady phases of cell culture in STR's. Lastly, a bioreactor-based approach to MSC manufacturing will be presented focusing on biological aspects of how particle concentration and agitation impacts MSC growth and quality attributes. For this, various MSC cultures were performed in STRs with varying particle concentrations and agitation strategies. The MSC's produced in these conditions were then characterized to define if certain critical quality attributes could be affected by parameters such as microcarrier concentration and/or agitation

Dans cette thèse, nous avons combiné les approches des cultures single-cell, de cytométrie en flux,des analyses de métabolisme énergétique et de génétique moléculaire afin d’explorer les effets del’Acétate d’α-Tocopherol (α-TOA) sur les cellules stromales mésenchymateuses (MStroC) et leurs souspopulations fonctionnelles (cellules souches et progénitrices mésenchymateuses). L’autre but était de tester une molécule de miR-210 par rapport à son utilisation potentielle comme « hypoxia mimicking molecule ». Après avoir démontré l’hétérogénéité de la population MStroC et conclu que la population de premier passage est appropriée pour des expérimentations ultérieures, nous avons trouvé que l’α-TOA présentait un effet positif sur le maintien de la capacité proliférative élevée des cellules souches mésenchymateuses. Cet effet est accompagné d’une atténuation de l’activité de la chaîne de transport d’électrons (ETC) qui pourrait d’autre part expliquer l’accroissement modéré du niveau des Reactive Oxygen Species mitochondriales (mtROS) que nous avons détectées. L’augmentation du niveau de mtROS pourrait être associée à une dégradation de protéine HIF-1 dans la population MStroC exposée à l’α-TOA. Bien que nous n’ayons pas détecté d’augmentation compensatoire de la glycolyse, les phénomènes observés représentent en partie la réponse cellulaire complexe au faible niveau d’O2. Il a été établi que ce phénomène était relié au maintien de primitivité des cellules souches. Le mécanisme exact reste à clarifier ainsi que son potentiel translationnel. En outre, nous avons apporté la preuve que miR-210 fait partie intégrante de la réponse des MStroC à la faible concentration en O2. Dans cette étude, nous avons montré que l’augmentation de l’expression de miR-210 sur une période courte (jusqu’à 24 heures) et après une période étendue (jusqu’à 72 heures) d’exposition des MStroC à une faible concentration en O2. De plus, nous avons prouvé que ce micro ARN pouvait être régulé par les deux facteurs transcriptionnels HIF-1 et HIF-2, nous laissant penser que ceci faisait partie intégrante de la réponse des MStroC à une faible concentration en O2. Jusqu’à présent, nos données suggèrent que miR-210 est digne d’intérêt en tant que bonne molécule « hypoxia mimicking »
In this thesis, we combined approaches of single-cell cultures, flow-cytometry, energetic metabolismanalysis and molecular genetics in order to get insight in the effects of α-Tocopherol-Acetate (α-TOA)on Mesenchymal Stromal Cells (MStroC) and their functional subpopulations (mesenchymal stem and progenitor cells). The other aim was to test a miR-210 molecule with respect to its potential use as hypoxia mimicking molecule. After defining MStroC population heterogeneity and concluding that the first passage population is convenient for further experiments, we demonstrated that α-TOA exhibits a positive effect on the maintenance of high proliferative capacity of mesenchymal stem cells. This effect could be associated with an attenuation of electron transport chain (ETC) activity, which, on the other hand could explain moderate increase in the level of mitochondrial Reactive Oxygen Species (mtROS) we detected. The increase in mtROS level could be associated with a decreased HIF-1 alpha protein degradation in MStroC exposed to α-TOA. Although we did not detect a compensatory increase in glycolysis, the observed phenomena depict part of a complex cellular response to the low O2 that is demonstrated to be related with maintenance of stem cell primitiveness. The exact mechanism remains to be elucidated as well as its translational potential. In addition, we provided new evidences that miR-210 is integral part in MStroC response to low O2. In the study, we showed increased in miR-210 expression in a short-term (up to 24 hours) and after extended (up to 72 hours) MStroC exposed to low O2. Moreover, we demonstrated that this micro- RNA could be regulated by both HIF-1 and HIF-2 transcriptional factors, suggesting it as integral part of MStroC response to low O2. So far, our data suggest that miR-210 is worthy to be considered as good hypoxia mimicking molecule

L'essor des thérapies régénératives au cours des 10 dernières années a entraîné un effort de recherche important, mais l'obtention des cellules souches humaines en quantité suffisante reste cependant encore problématique, notamment concernant les cellules souches mésenchymateuses (CSM). Ces travaux ont donc mis en œuvre une approche à la croisée de la biologie et du génie des procédés afin d'identifier les verrous limitant la croissance des CSM. L'étude des méthodes d'intensification de culture a été entreprise grâce à l'utilisation de microporteurs et d'une plateforme de minibioréacteurs de 200~mL. Puis le développement d'un milieu de culture sans sérum a été testé dans le but de maximiser la croissance cellulaire dans des conditions biochimiques contrôlées. Les CSM humaines en tant que modèle type en thérapie cellulaire ont été démontrées comme extrêmement sensibles aux phases de congélation/décongélation, aux variations de température, à un vieillissement prématuré et nécessitant un milieu de culture complexe riche en facteurs de croissance et d'adhérence. Suite à cette étude, plusieurs écueils pourront être évités lors de la montée en échelle d'un procédé de culture de CSM afin d'intégrer leurs paramètres biologiques intrinsèques aux paramètres d'ingénierie des bioréacteurs (transfert de chaleur, contraintes hydrodynamiques, surface d'adhérence)
Progress in regenerative medicines over the past ten years have led to an important research mobilisation, but obtaining a sufficient amount of human stem cells remains nonetheless problematic, especially for mesenchymal stem cells (MSC). Hence, this work developed an approach coupling biology and process engineering to identify barriers limiting MSC growth. The study of scaled-up amplification methods was performed using microcarriers and a 200~mL minibioreactors platform. In order to maximise MSC growth in a biochemically controlled environment, a serum free medium development was tested as well. Human MSC as model cell type for cellular therapies have thus been demonstrated as extremely sensitive to freeze/thaw cycles, temperature variations, subject to premature aging and needing a complex medium enriched in multiple growth and adherence factors. Following this study, several pitfalls might be avoided during MSC process scale-up by integrating the cells biology into the bioreactors' process engineering parameters (heat transfer, hydrodamic stress, adhesion surface)

Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) ont un fort intérêt en utilisation clinique. Leurs différentes caractéristiques telles que leurs propriétés immuno-modulatrices, leur capacité à se différencier, et aussi la sécrétion de facteurs, sont nombreuses et prometteuses pour le traitement clinique de maladies où peu de thérapies sont proposées ou sont peu efficaces. Cependant, les doses à injecter pour des résultats cliniques significatifs doivent être répétées et contiennent généralement des quantités importantes de cellules (106 cellules kg-1 par patient). Ainsi, des méthodes de production à grande échelle doivent être mises en œuvre pour répondre à la demande, tout en minimisant les coûts de production. Dans ce travail de thèse, une première étude a permis de comprendre une partie des mécanismes d’interaction des cellules avec leurs supports de croissance, les microporteurs. Le temps d’adhérence et des migrations cellulaires entre microporteurs ont pu être mesurés et étudiés. Une stratégie d’ajout de microporteurs à des temps spécifiques de la culture a été proposée. Suite à cela, la deuxième partie d’étude de ces travaux a été de déterminer les performances d’expansion du procédé réalisé à plus grande échelle (1.5 L), en utilisant des microporteurs innovants développés par les équipes partenaires du projet européen, et présentant des chimies de surfaces variées. Plusieurs microporteurs candidats se sont révélés prometteurs pour l’expansion des cellules souches de la gelée de Wharton. Enfin, la dernière partie de la thèse a été consacrée au développement d’un procédé innovant reposant sur le soutirage de microporteurs vides, diminuant le risque de frictions délétères entre des microporteurs très concentrés, a été proposé. De plus, un contrôle en ligne de la concentration en cellules vivantes a été effectué dans le bioréacteur à cuve agitée. Des microporteurs commerciaux innovants, solubles sous l’action d’enzymes, ont été utilisés dans cette dernière partie. Une amélioration du facteur d’expansion (d’un facteur 1.5) a été obtenue par l’utilisation de ce mode continu et perfusé en bioréacteur. De plus, ces microporteurs, solubles sous l’action d’enzymes, ont permis un excellent rendement de détachement cellulaire, élément essentiel pour envisager l'utilisation des CSMs en thérapie cellulaire à un coût contrôlé
Mesenchymal stem cells (MSCs) show great interest in cellular therapies. Their various characteristics such as their immuno-modulatory properties, their ability to differentiate, and also the secretion of factors, are numerous and promising for new clinical treatments for diseases where few therapies are proposed or have few efficiencies. The doses to be injected for significant results must be repeated and generally contain high quantities of cells (106 cells kg-1 per patient approx). Large scale production methods must be implemented to meet the demand, and in the least costly way possible. In this PhD work, the main objective was to develop a scalable process adapted to these support-dependent cells. For this end, a first study allowed to understand part of the mechanisms of interaction of cells with their growth supports, the microcarriers. The adhesion time but also the cell migrations between microcarriers were characterized and evaluated. A strategy of fed-batch mode strategy with microcarriers addition at specific times in the culture was also proposed. Following this, the second part of the study of this work was to determine the efficiency on larger scale expansion process (1.5 L), using of innovative microcarriers developed by the partner teams of the ‘ImprovesStem’ European project. Several microcarriers candidates with chemically modified surface proved to be promising for the expansion of Wharton’s jelly stem cells. Finally, in the last part of the thesis, an innovative process based on the removal of empty microcarriers, avoiding the risk of deleterious frictions between highly concentrated microcarriers was proposed. Moreover, an on-line monitoring of viable cell concentration was carried-out in the stirred tank bioreactor. Innovative commercial microcarriers, soluble under the action of enzymes, were used in this last part of the study. An improvement of the expansion factor (by a factor of 1.5) was obtained in this continuous-perfused mode of culture in the stirred bioreactor. In addition, these enzymatically-soluble commercial microcarriers allowed for an excellent detachment yield, essential to consider their use in cell therapy

Ce travail de thèse avait pour objectif le développement de systèmes de culture cellulaire, en 2D et en 3D, en mettant à profit les propriétés d’un transporteur d’oxygène marin, HEMOXCell®. Notre approche générale était articulée selon deux grands axes : un premier concernant l’évaluation de l’utilisation d’HEMOXCell® dans la culture de deux modèles cellulaires, et un second, utilisant les résultats obtenus à des fins d’ingénierie tissulaire. Dans le premier axe, l’évaluation de l’effet dose-réponse d’HEMOXCell® dans la culture des cellules CHO-S et des cellules souches mésenchymateuses (CSM), a permis de déterminer des concentrations de travail optimales, favorisant la viabilité et la prolifération cellulaire. Le modèle cellulaire CHO-S a contribué à la mise en place d’un test de performance de la molécule, et encouragé son utilisation dans des systèmes de bioproduction. Les essais menés sur les CSM ont quant à eux permis de valider l’innocuité de la molécule à de faibles doses et le maintien de l’état « souche ». L’idée d’associer les CSM à des supports poreux est prometteuse pour des applications d’ingénierie tissulaire, mais est soumise aux problèmes liés à l’oxygénation en profondeur des supports. Dans le second axe de ce projet, nous avons oeuvré à améliorer la colonisation de substituts osseux et méniscaux, en culture statique et dynamique, en présence d’HEMOXCell®. Parallèlement, une étude a été menée pour tenter de caractériser les cellules méniscales. Les analyses de la colonisation des biomatériaux suggèrent un effet bénéfique d’HEMOXCell® lorsqu’il est utilisé en complément des milieux de différenciation cellulaire. Ce travail a contribué à améliorer la compréhension de ce transporteur d’oxygène et à l’élargissement de ses potentiels champs d’utilisation notamment dans un cadre thérapeutique
This work aimed to develop cell culture systems, in 2D and 3D, based on the properties of HEMOXCell®, a marine oxygen carrier. Our approach was articulated in two main parts: the first one dealing with the assessment of the use of HEMOXCell® in the culture of two cellular models, and the second one, exploiting the results obtained for tissue engineering purposes. In this first axis, the dose-response effect of HEMOXCell® in the CHO-S cells and mesenchymal stem cells (MSC) in vitro culture, allowed the identification of optimal working concentrations, which can promote cell viability and proliferation. The CHO-S model has contributed to the establishment of a performance test of the molecule, and encouraged its use for bioproduction stimulation. The tests performed on MSCs were used to validate the harmlessness of the molecule at low doses and the maintenance of "stemness". The idea to associate MSCs with porous scaffolds is a promising approach for tissue engineering applications, but it is confronted to the lack of oxygen in the depth of the substitutes. In the second part of this project, we worked at improving the cellularization of bone and meniscal substitutes, under static and dynamic culture systems, w/ and w/o HEMOXCell®. In parallel, a study was conducted to attempt to characterize the meniscal cells. Analyses of cellularized biomaterials suggest a beneficial effect of HEMOXCell® when used as a differentiation media supplement. This work contributed to improve this oxygen carrier understanding and to extend the field of its potential uses particularly for therapeutic applications

Parmi les vertébrés, seuls les amphibiens sont capables de regénérer leurs membres après amputation. Une technique de culture primaire de cellules mésenchymateuses de blastème de régénération de membre d'axoltol a été mise au point. L'efficacité de la transferrine et d'un facteur de croissance d'origine nerveux (fgf) utilisé à l'état purifié, sous ses deux formes, acide basique, en présence ou non d'éparine ; la production de facteur mitogène par le système nerveux est modifié au cours de la régénération. Mise en évidence d'un facteur mitogène soluble produit par la cape épidermique, semble être plus actif que le facteur nerveux. Et les auteurs présentent l'hypothèse de la production par les cellules mésenchymateuses elles-mêmes d'un facteur mitogène agissant selon un mode autocrine

Ce travail de thèse a pour objectif le développement d‘un nouvel outil thérapeutique des tumeurs cérébrales en utilisant le tropisme tumoral des cellules stromales mésenchymateuses (CSMs) pour véhiculer et distribuer des nanoparticules (NPs) chargées en principe actif. Une sous-population de CSMs humaines extraites à partir de la moelle osseuse de la crête iliaque de patients, les cellules MIAMI (« Marrow-Isolated Adult Multilineage Inducible‖) et deux types de NPs [NPs polymériques et nanocapsules lipides (NCLs)] ont été utilisés pour montrer la preuve de concept de cet outil thérapeutique. Nous avons montré que les cellules MIAMI incorporent efficacement ces deux types de NPs sans modification de leur potentiel souche. De plus, ces cellules sont capables de véhiculer et de distribuer les NPs in vivo au sein d‘une tumeur cérébrale. La toxicité de ce nouvel outil a été validée in vitro et in vivo dans le modèle du gliome humain U87MG en utilisant des cellules MIAMI chargées en NCLs de ferrociphenol. La sureté de l‘utilisation des cellules MIAMI, en tant que vecteurs cellulaires, a également été étudiée. Nous avons montré que les cellules MIAMI n‘étaient pas capables de se transformer in vitro et in vivo. Cependant, l‘interaction des cellules MIAMI avec les cellules gliales tumorales semble être gliome dépendant suggérant que des investigations supplémentaires doivent être réalisées pour s‘assurer de la sureté des cellules MIAMI. L‘ensemble de ce travail de thèse a montré que les cellules MIAMI combinées à des NPs pour délivrer spécifiquement un principe actif au sein d‘une tumeur cérébrale constituent un outil prometteur dans la thérapie du gliome.

Le myélome multiple est une hémopathie maligne, fréquente, souvent incurable, caractérisée par une prolifération plasmocytaire clonale, une ostéolyse, une anémie, une insuffisance rénale et une hypercalcémie. Le traitement repose sur l'administration de chimiothérapies suivie ou non d'une greffe de cellules souches hématopoïétiques autologue ou allogénique. Mon travail s'est inscrit dans une démarche de recherche translationnelle avec pour objectif de nouvelles applications de thérapie cellulaire. Dans un premier temps, j'ai étudié la possibilité d'élaborer une approche de thérapie cellulaire autologue par vaccination anti-tumorale pour éradiquer le développement plasmocytaire. Dans un second temps j'ai analysé, le rôle éventuel des cellules souches mésenchymateuses (CSM) dans l'ostéolyse. Pour finir, je me suis intéressée aux mécanismes responsables des propriétés immunomodulatrices des CSM afin de les utiliser comme cellules accessoires pour atténuer la toxicité de l'allogreffe
Multiple Myeloma (MM) is a frequent haematological disorder, often incurable, characterized by a clonal plasma cell proliferation, anemia, kidney insufficiency and hypercalcemy. Current treatments are based on the administration of chemotherapies followed by autologous or allogenic hematopoietic stem cells transplantation. My work is a translational research work which finally aims at developing new cell therapy protocols. First, I have studied the feasability of developing autologous anti-tumoral vaccination to eradicate the plasma cell development. Secondly I have analyzed the putative role of Mesenchymal stem cells (MSC) in osteolysis. Finally, I have focused on mechanisms responsible of immunosuppressive properties of MSC to use them as accessory cells to attenuate the toxicity of the allograft