Dissertations / Theses: 'Culture de cellules souches mésenchymateuses'

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Martin, Céline. "Étude des procédés d’amplification de cellules souches mésenchymateuses humaines." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0261/document.

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Abstract:

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)

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Ni, Xiaofang. "Culture et différenciation cellulaire sur des substrats structurés et dans des dispositifs microfluidiques." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066666.

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Abstract:

Les technologies de nanofabrication et de microfluidique sont aujourd'hui largement utilisées pour les études de la biologie cellulaire. Il est particulièrement intéressant d'utiliser ces nouvelles technologies afin de contrôler plus précisément la culture et la différenciation des cellules souches. Tout d'abord, deux nouvelles méthodes de lithographie, i. E. , la micro-aspiration par dégazage et la nano-impression UV molle sont présentées, en tenant compte des exigences pour la culture cellulaire. Des motifs de protéines ont été également obtenus dans des dispositifs microfluidiques, permettant de contrôler le positionnement cellulaire dans un micro-environnement particulier. Ensuite, de nouveaux dispositifs microfluidiques ont été conçus et utilisés pour évaluer la performance de la culture et la différenciation des cellules souches embryonnaires. Puis, en adaptant les protocoles existants et utilisant des chambres microfluidique à plusieurs compartiments, nous avons démontré la différenciation de cellules souches mésenchymateuses vers des cellules adipogéniques et cellules neurales. Enfin, la formation des réseaux cellulaires a été étudiée en utilisant les deux types de cellules souches et de facteurs de différentiation neuronale. En plus, nous avons initié des essais sur la fabrication des réseaux de micro-électrodes et le test de culture cellulaire sur ces réseaux afin de démontrer la transduction du signal de neurones sur puce.

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Yang, Jingwei. "Optimisation de modèles de culture 3D pour la différenciation des cellules souches mésenchymateuses : application à la chondrogénèse." Nancy 1, 2006. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2006_0251_YANG.pdf.

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Abstract:

Dans cette étude, nous nous somnes intéressés à la reconstruction d'un tissu cartilagineux à partir de cellules souches mésenchyrnateuses humaines (CSMs). Une fois les cellules identifiées comme étant des cellules souches mésenchymateuses et non des cellules souches hématopoïétiques (CD34-/CD45ïCDI05+/CD166+/CD90+/CD73+), nous avons placé ces CSMs dans un concept de culture 3D, les rnicromasses, et nous avons contrôlé leur phénotype en fonction du temps de culture, par des mesures en cytométrie en flux. Les marqueurs mésenchymateux classiques (CD105, CD166 et CD90) ont ainsi été suivis pendant 21 jours. Après avoir initié la différenciation des CSMs par ce type de culture 3D et l'ajout d'un milieu approprié (TGF-β1 à , 10ng/ml), nous avons effectué une étude cinétique de la modification de leur phénotype, ainsi qu'un contrôle de leurs activités métaboliques et de prolifération. En effet, nous avons pu observer la diminution des marqueurs phénotypiques propres aux CSMs et l'apparition d'une matrice extracellulaire. De plus, nous avons mis en évidence une baisse de leur activité de prolifération par l'étude du cycle cellulaire. Nous avons, dans la seconde partie cie nos travaux, défini les conditions de culture dans un biomatériau pouvant être utilisé dans les travaux d'ingénierie tissulaire du cartilage (i. E. Gel d'alginate). Différentes viscosités et concentrations du biomatériau ont été testées et les paramètres de toxicité cellulaire et de prolifération cellulaire ont été déterminés. Nous avons ainsi pu définir les condItions d'études qui seront appliquées à l'avenir pour les tests en ingénierie tissulaire du cartilage, notamment pour les travaux sous l'effet de contraintes mécaniques
Ln this study, we were interested in the reconstruction of cartilage tissue based on human mesenchymal stem cells (hMSCs). These cells were characterized by phenotype analysis (CD 34- /CD45-/CD166+/CDI66+/CD90+/CD73+), then they were pipetted in 3D culture, rnicromass. We analyzed the typical mesenchymal markers (CDI05, CD166 and CD90) by flow cytometry along 21 days of cultu:e. The differentiation of hMSCs was induced in micromass cultures with a serum-free medium containing TGF-β1 (10ng/ml). We investigated the modification of cell phenotype, analyzed metabolic activity and proliferation. Our experimental results showed a decrease of hMSCs phenotype markers and appearance of eÀiracellular matrix. Furthermare, the analysis of cell cycle revealed a decrease of proliferation activity. We have also defined, in the second part of our study, the culture conditions of a biomaterial (alginate gel) used in cartilage tissue engineering. Different viscosities and concentrations of the biomaterial were monitored. CeIl toxicity and cell proliferation were deterrnined. These results allowed us ta define the experimental condition that will be used in future cartilage tissue engineering study, namely in the effect of mechanical compression

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Ferrari, Caroline. "Études cinétiques de procédés d'expansion de cellules souches mésenchymateuses cultivées sur microporteurs en systèmes agités." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0117/document.

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Abstract:

L'utilisation grandissante des cellules souches mésenchymateuses (CSM) en ingénierie tissulaire augmente la nécessité d'améliorer leur expansion. Ces travaux ont concerné l'étude d'un procédé performant d'expansion de CSM porcines en mode agité. Tout d'abord, un milieu de culture a été adapté aux CSM porcines multipotentes. Puis, différents modes d'expansion en conditions agitées ont été évalués avec les cellules fixées sur des microporteurs. La culture sur le microporteur Cytodex 1 a permis d'atteindre une vitesse spécifique de croissance de 0,54 j-1, supérieure à celle observée en flacon statique (0,31 j-1), avec les mêmes conditions de culture. En parallèle, une méthode de comptage innovante a été proposée pour le dénombrement automatique des cellules cultivées sur Cytodex 1, sans passer par une étape de trypsination. Enfin, les conditions opératoires du procédé d'expansion ont été étudiées. En comparaison d'une culture de CSM sur Cytodex 1 sans agitation, une agrégation des cellules et une baisse apparente de la concentration cellulaire ont été observées à 25 et 75 rpm. Par ailleurs, l'ajout de microporteurs au cours d'une culture de 300 h, réalisée dans un système de culture agité à 25 rpm et dans un volume de 200 mL, a permis de prolonger la prolifération cellulaire en évitant l'agrégation tout en maintenant la multipotence des CSM. Une concentration cellulaire de 3 x 105 cellules/mL a été obtenue, au lieu de 1,2 x 105 cellules/mL en flacons statiques avec les mêmes conditions de culture. Un procédé performant d'expansion de CSM porcines en conditions agitées a ainsi pu être proposé
The extensive use of mesenchymal stem cells (MSC) in tissue engineering increases the necessity to improve the expansion performance. This work aimed at studying an efficient expansion process for porcine MSC in agitated mode. First, a culture medium was adapted to the multipotent porcine MSC. Then, various expansion modes and agitation conditions were evaluated with the cells fixed on microcarriers. Cultures on the Cytodex 1 microcarrier enabled to reach a specific growth rate of 0.54 d-1, which was higher than the one observed in static T-flasks (0.31 d-1), with the same culture conditions. In parallel, an innovative counting method was proposed for the automatic enumeration of cells cultivated on Cytodex 1, without passing by a trypsination step. Finally, the operating conditions of the expansion process were studied. Compared to a culture of MSC on non-agitated Cytodex 1 microcarriers, cell aggregation occurred and an apparent decrease in the cell concentration was observed at an agitation rate of 25 and 75 rpm. Moreover, the addition of microcarriers during a 300 h culture, performed in an agitated culture at 25 rpm and in a volume of 200 mL enabled to prolong the cell proliferation without any aggregation, while maintaining the multipotency of the cells. A cell concentration of 3 x 105 cells/mL was obtained, instead of the 1.2 x 105 cells/mL in static flasks with the same culture conditions. An efficient expansion process for porcine MSC under agitated conditions has therefore been proposed

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Basciano, Leticia. "L'effet de l'hypoxie sur les conditions de culture des cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse." Thesis, Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10100/document.

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Abstract:

Il est maintenant établi que les cellules souches mésenchymateuses (MSC), résident dans la même niche que les cellules souches hématopoïétiques (HSC), au sein de la moelle osseuse (MO). Il est connu que la pression en O2 (pO2) de la niche est inférieure à la normale, soit moins de 5% pO2 contre 12-15 % pO2 dans le sang artériel. Cette hypoxie a des conséquences sur le métabolisme, en protégeant les cellules contre le stress oxydatif et en favorisant leur caractère multipotent. Notre hypothèse est que les MSC cultivées en hypoxie devraient être plus proches de leur condition physiologique, donc plus multipotentes. Des MSC de la MO humaine ont été cultivées en pO2 de 21% et 5%. Leur morphologie, capacité de différenciation en ostéocytes et adipocytes, et transcriptome ont été comparés à différents passages. Nous avons observé un ralentissement de la prolifération à des temps précoces à pO2 5%, caractérisée par une inhibition de l'expression de gènes impliqués dans la réplication et le cycle cellulaire, puis une augmentation à des passages tardifs. Les gènes codant pour des molécules d'adhérence et de la matrice extracellulaire sont stimulés par l'hypoxie. A des temps tardifs, la capacité de différenciation des MSC est stimulée en hypoxie, les cellules présentent un aspect plus immature et une diminution de synthèse des mitochondries. Surtout, l'hypoxie stimule la synthèse de « gènes de la plasticité » suivant le logiciel « Gene Ontology », et de gènes impliqués dans le développement épithélial et neuronal. En conclusion, la culture des MSC de MO en hypoxie semble plus physiologique et pourrait être utile pour des applications en médecine régénératrice
It is now settled that mesenchymal stem cells (MSC), reside in the same microenvironment or niche than hematopoietic stem cells (HSC), within the bone marrow (BM). It is also known that the O2 tension (pO2) of the niche is below 5% as compared to 21% O2 in the air and 12-15% in the arterial blood. As developed in our recent review, this physiological hypoxia protects stem cells from oxidative stress and maintains their multipotential state. Our hypothesis is that MSC cultured in hypoxia should be closer to their physiological condition and therefore more "multipotent". MSC from human BM were cultured et 21% and at 5% pO2. Their morphology, their ability to differentiate into osteocytes and adipocytes, and their transcriptome were compared at different passages. We observed a decrease of proliferation rate in early times in hypoxia, characterized by inhibition of the expression of genes involved in cell replication and cell cycle, and an increase in later passages. Whatever the passage, the genes encoding adhesion molecules and extracellular matrix are stimulated by hypoxia. At later times, the ability of MSC differentiation is stimulated by hypoxia, the cells look to be more immature and show decreased synthesis of mitochondria. Indeed, hypoxia stimulates the synthesis of plasticity genes according to "Gene Ontology" (GO) terms, and of several genes involved in neuronal- and epithelial-cell development. In conclusion, the culture of MSC from BM in hypoxia seems to be more physiological and may be useful for regenerative medicine applications

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Berlier, Jessica. "Identification de facteurs favorisant la survie des cellules souches mésenchymateuses humaines carencées en sérum." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2016. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/235574.

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Abstract:

La thérapie cellulaire régénératrice permet de soigner un organe ou un tissu lésé par la transplantation de cellules saines isolées chez le patient ou un donneur sain. Les cellules transplantées se substitueront aux cellules défaillantes et régénéreront le tissu endommagé.Les cellules stromales mésenchymateuses (MSC) utilisées dans le cadre de la thérapie cellulaire sont amplifiées par culture ex vivo avant leur implantation chez le patient. Cette étape requiert la présence de facteurs de croissance généralement apportés par l’ajout de sérum, souvent d’origine animale (sérum fœtal bovin [FBS]), au milieu de culture. L’origine animale du FBS pose de nombreux problèmes de biosécurité. En effet, le risque de contamination du FBS par des virus et/ou des prions n’est pas négligeable et des anticorps dirigés contre les protéines animales ont été mis en évidence dans le sérum de certains patients transplantés. La mise au point de milieux de culture dépourvus de sérum mais préservant la viabilité et les fonctions des cellules représente dès lors un enjeu important.Au cours de ce travail, nous avons étudié les effets de la privation en sérum sur la viabilité de MSC isolées à partir de moelle osseuse humaine et des cellules SaOS-2, une lignée cellulaire ostéoblastique. Dans ces cellules, la carence en sérum inhibe les voies de signalisation MAPK ERK1/2, p38 MAPK ainsi que la voie de la PKB et favorise l’expression et l’activation des membres pro-apoptotiques de la famille des Bcl-2. In fine, elle conduit à l’activation des caspases-3/7 et à l’apoptose. Les MSC présentent toutefois une certaine tolérance à la privation en sérum.Nous avons ensuite évalué l’action de deux facteurs, le Glucose-dependent Insulinotropic Peptide (GIP) et l’adénosine triphosphate (ATP) sur les effets délétères et la mortalité induits par la carence en sérum. En effet, dans d’autres types cellulaires, le GIP et l’ATP exercent une action anti-apoptotique en réponse à différents stress cellulaires dont la privation en sérum.Après avoir vérifié la présence et la fonctionnalité du récepteur au GIP (GIPR) dans les MSC humaines ainsi que dans les cellules SaOS-2, nous avons montré que le GIP diminue de moitié la mortalité cellulaire et l’activation des caspases-3/7 observées dans les MSC carencées en sérum. L’utilisation de la forskoline et d’un inhibiteur spécifique de l’adénylate cyclase nous a permis de montrer que l’effet protecteur du GIP nécessite l’activation de la voie de l’adénylate cyclase et l’accumulation d’AMPc intracellulaire. Le GIP est cependant sans effet sur les voies de signalisation MAPK ERK1/2, p38 MAPK et PKB.L’expression des différents membres de la famille des récepteurs purinergiques avait déjà été documentée dans les MSC humaines. Nos résultats ont montré que l’ATP protège partiellement les MSC et les cellules SaOS-2 de la mort cellulaire provoquée par la culture en absence de sérum. De manière intéressante, nous avons observé que le nucléotide abolit l’activation des caspases-3/7. La présence d’ATP permet également de restaurer l’activité des MAPK ERK1/2 et p38 MAPK. Le nucléotide ne module pas la voie de signalisation de la PKB. Ensuite, nous avons confirmé l’implication des différentes voies de signalisation MAPK ERK1/2 et p38 MAPK grâce à l’utilisation de PD0325901, un inhibiteur des MEK1/2, et de SB203580, un inhibiteur de l’activité de la p38 MAPK. Ces deux inhibiteurs contrecarrent l’effet protecteur de l’ATP sur la viabilité des MSC. En outre, à l’instar du GIP, l’ATP entraine une augmentation de l’AMPc intracellulaire, probablement via l’activation du récepteur P2Y11. Cette accumulation d’AMPc participe à l’effet protecteur de l’ATP. L’ajout d’ATP dans le milieu de culture sans sérum module également l’expression des membres de la famille des Bcl-2 dont, notamment, mcl-1 qui code pour une protéine anti-apoptotique, et puma et bmf, deux gènes codant pour des protéines pro-apoptotiques. L’ATP inhibe l’activité de la protéine pro-apoptotique Bad en prévenant sa déphosphorylation.Enfin, nous avons montré que les MSC carencées en sérum libèrent de l’ATP dans le milieu extracellulaire à des concentrations 10 fois supérieures à celles mesurées dans des conditions de culture standards (10% FBS). Ceci pourrait représenter un mécanisme intrinsèque de protection contre la mort cellulaire. En conclusion, nous avons montré que le GIP et l’ATP protègent les MSC humaines et les cellules SaOS-2 de la mort cellulaire induite par la privation en sérum. Nous avons déterminé que la voie de l’adénylate cyclase-AMPc est impliquée dans cet effet protecteur. De même, l’ATP préserve l’activité des voies de signalisation MAPK ERK1/2 et p38 MAPK. Le facteur de transcription CREB pourrait être l’élément central de l’action protectrice du GIP et de l’ATP. Enfin, nos résultats suggèrent que, lorsqu’elles sont carencées en sérum, les MSC seraient capables d’activer un processus intrinsèque de survie via la libération de facteurs tels que l’ATP dans le milieu extracellulaire.
Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine)
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Guerrero, Julien. "Devenir des cellules souches mésenchymateuses humaines dans un environnement tridimensionnel : application à l’ingénierie du tissu osseux." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0200/document.

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Abstract:

L’ingénierie tissulaire osseuse a pour objectif de repousser les limitesexistantes de la régénération osseuse. Les stratégies proposées consistent àassocier à une matrice tridimensionnelle (3D) des cellules autologues, capables derégénérer en 3D un tissu fonctionnel. Le but de ce travail a été d’étudier l’importancede la communication cellulaire entre les cellules du compartiment stromal et lescellules endothéliales au sein d’une matrice tridimensionnelle poreuse constituée depolysaccharides naturels biodégradables. Nos résultats montrent que l’architecture etla nature de cette matrice permettent de guider la différenciation ostéoblastique descellules humaines mésenchymateuses issues de la moelle osseuse. L’organisationcellulaire en agrégats observée stimule les interactions cellulaires, et plusparticulièrement la formation de jonctions communicantes de type GAP et l’activitédes Connexines 43. Nous avons en également étudié la fonction des Pannexines 1et 3 dans la culture 3D. En conclusion, l’ensemble de nos travaux démontre que lesinteractions cellule-cellule constituent des événements majeurs dans cesmécanismes de régénération tissulaire. Les données cellulaires et expérimentalestémoignent de l’intérêt d’utiliser la totalité de la suspension de moelle osseuse pourfavoriser à la fois l’ostéoformation et la vascularisation du tissu
Bone tissue engineering aims to resolve the existing limitations of boneregeneration methods. One of the proposed strategies consists on the association,within a three-dimensional (3D) matrix, with autologous cells able to regenerate afunctional 3D tissue. The purpose of this study was therefore to investigate theimpact of cellular communication, between cells of the stromal compartment andendothelial cells, within the three-dimensional porous matrix made of biodegradablenatural polysaccharides, focusing on bone repair. Our results show that thearchitecture and the nature of the 3D macroporous matrix promotes the guidance ofmesenchymal stems cells, derived from human bone marrow, towards theosteoblastic lineage. Also, that the organization in aggregates, promoted by the 3Dmatrices, stimulated cell communication, evidenced by the formation of GAPjunctions and activity of Connexins 43. We also focused on the function ofPannexines 1 and 3 for the 3D culture in these matrices of polysaccharides. Inconclusion, this work shows that cell-cell interactions play a major role in order toimprove bone tissue regeneration. Also, cellular and experimental data demonstratesthe advantage of using a total fraction of bone marrow cells to promote both boneformation and vascularization

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Thepenier, Cédric. "Optimisation d'un procédé de culture d'épiderme autologue : influence d'un feeder humanisé et d'une faible tension d'oxygène." Paris 7, 2014. http://www.theses.fr/2014PA077083.

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Abstract:

Notre objectif général est l'amélioration de la technique de culture d'épiderme autologue pour le traitement des grands brûlés. Pour cela nous avons rapproché de la physiologie cutanée les conditions de culture de kératinocytes primaires humains en prenant en compte le taux d'oxygène. D'autre part nous testé l'effet que ce paramètre produisait sur la croissance des kératinocytes cultivés sur cellules nouricières murines (méthode de Green) et sur leur remplacement par des cellules nourricières humaines dans l'éventualité d'une interdiction des produits xénogéniques au sein des greffons. Nous avons pu montrer tout d'abord que la densité optimale de cellules nourricières murines dépendait de la P02, et qu'une densité optimale pour une P02 de 20% pouvait s'avérer inhibitrice à 3%. A leurs densités de feeder optimales, les cultures à basse concentration d'02 (3%) ont montré un rendement 4,2 fois supérieur à ce qu'il est à 20% pour un même jour d'arrêt de culture. Cette augmentation de prolifération est un effet stable sur plusieurs passages, et s'accompagne d'une augmentation de la clonogénicité sur les passages tardifs. Pour les cultures issues de certains donneurs, abortives dans les conditions usuelles de culture (20% de p02), une basse concentration d'02 a par ailleurs rendu la culture possible sur un plus grand nombre de passage, montrant que cet effet ne se produit pas au détriment de la capacité d'autorenouvellement de la population. Enfin, les kératinocytes issus de cette modification de la méthode classique de culture conservent leur potentiel à engendrer un épiderme in vivo sur souris NOD/SCID. Par ailleurs, l'augmentation de prolifération a également pu être observée sur deux sources de cellules nourricières humaines, des cellules stromales mésenchymateuses de moelle et des fibroblastes dermiques. La capacité à engendrer un épiderme différencié in vivo après culture sur cellules humaines en hypoxie est là aussi maintenue. Enfin, il semble que cet effet d'une basse concentration d'oxygène passe par plusieurs mécanismes : directs, la prolifération de kératinocytes de lignées HaCat sans cellules nourricières étant augmentée pour une P02 à 3%; et indirects, le milieu conditionné par des cellules nourricières murines à 3% de p02 ayant plus d'effet sur la prolifération que celui issu de 20%. Ces résultats préliminaires sont en faveur d'une modification du protocole de culture d'épiderme utilisé en clinique depuis 1981 par la culture à basse concentration d'oxygène. Les bénéfices attendus pour le patient, outre la réduction du délai de culture, portent sur le sauvetage de cultures abortives et sur l'apport de kératinocytes moins différenciés, paramètre associé à une réduction de l'évolution vers la fibrose cutanée sur des modèles murins
To enhance the production conditions for cultured epidermal autografts (CEA) for large burns, we sought to study the in vitro effect of a low oxygen level on epidermal growth. We tested this parameter on CEA grown on murin feeder cells (Green's method) as well as human feeder cells. We first could evidence that the optimal feeder density depended on the oxygen level. A feeder density made optimal at 20% 02 could prove inhibitory on keratinocyte growth at 3% 02. At their respective best feeder densities, low oxygen level (3%) led to an average 4,2 fold increase in keratinocyte yield for a same arrest day as compared with 20% culture. This effect proved to be stable on several successive passagings, showing the increase in proliferation did not take place at the expense of tell self renewal. Keratinocytes grown at a low oxygen level kept their ability to form a stratifying epidermis on an in vivo NOD/SCID mouse excisional model. In parallel, the increase in proliferation was also observed when keratinocytes were cultured on human feeder cells, bone marrow mesenchymal stroma' cells and dermal fibroblasts. This effect of a low oxygen tension on keratinocytes appears to be partly direct, as the growth rate of HaCat feederless keratinocytes was enhanced at 3% vs 20% 02. It is also partly an indirect effect, as conditioned medium from murin feeder cells cultured in hypoxia has a more pronounced positive effect on keratinocyte growth than its normoxic counterpart. These preliminary resuits could lead to the modification on the culture protocol currently in use for the majority of CEA grafts for large burns. The expected benefits for the patients, beyond slightly shortening culture time, would include salvaging abortive cultures and bringing less differentiated keratinocytes, a parameter linked with a decrease in fibrotic evolution on murin models

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Mohand, Kaci Faïza. "Bioingénierie des cellules souches mésenchymateuses médullaires cultivées en 3D : application au traitement de l’anévrysme de l’aorte abdominale." Thesis, Paris Est, 2012. http://www.theses.fr/2012PEST0079.

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Abstract:

L'anévrisme de l'aorte abdominale (AAA) est une maladie dégénérative de la paroi vasculaire, actuellement traitée par chirurgie ou par endoprothèse. La diminution de la morbimortalité liée aux traitements et la réparation de ces vaisseaux pathologiques constituent un enjeu majeur de santé publique. L'objectif de ce travail de thèse est d'évaluer l'impact de la culture 3D sur les cellules souches mésenchymateuses (CSM), en particulier sur leur phénotype, leur multipotence, leur capacité à réparer les anévrysmes in vivo et à acquérir un phénotype adapté à la contrainte mécanique qu'elles subissent in vitro. Des conditions optimales de culture 3D dans un hydrogel d'acide hyaluronique préservant la multipotence des CSM in vitro ont ainsi été établies. Sous l'effet de contraintes mécaniques reproduisant celles subies par la paroi aortique in vivo, les CSM 2D et CSM 3D semblent garder une multipotence. Toutefois, dans ces conditions dynamiques, la viabilité des CSM 3D augmente contrairement à celle des CSM 2D. Les résultats montrent également que l'injection des CSM 2D ou 3D, en utilisant un modèle de xénogreffe chez le rat, stabilisent les AAA et améliorent la résistance mécanique de la paroi vasculaire anévrismale. L'étude réalisée chez le rat a été complétée par une approche thérapeutique cellulaire à base de CSM 3D dans le cas de faux anévrysmes chroniques de l'isthme chez le porc. Cette étape conduit à la caractérisation des CSM 3D et la mise au point du modèle expérimental chez le porc, ce qui permet d'envisager une thérapie cellulaire dans ce modèle. Plus généralement, ce travail contribue à la compréhension de la biologie des CSM et à l'amélioration des approches utilisées en thérapie cellulaire et en médecine régénérative
Abdominal aortic aneurysm (AAA) is a degenarative disease of the arterial wall, which is usually treated with a conventional surgery or an andovascular stent. Due to its high morbidity and mortality, the AAA constitutes a major public health concern. The aim of this thesis is to evaluate the imapct of OD culture of mesenchymal stem cells (MSC), in particular on their phenotype, their multipotency, their ability to repair aneurysms in vivo and to acquire a phenotype suitable to the nechanical stress they support in vitro. Optmal culture conditions in a 3D hydrogel of hyaluronic acid preserving the multipotency of MSC in vitro have been established. Under mechanical effects, reproducing those supported by the aortic wall in vivo, 2D and 3D CSM seem to preserve their multipotency. However, under such dynamic conditions, the viability of 3D CSM increases unlike that of 2D CSM. By using a rat xenograft model, the results also show that injection of 2D or 3D CSM, stabilizes the AAA and improves the mechanical strenght of the aneurysmal vessel wall. The study in rat was supplemented by an evaluation of a therapeutic cell-based approach using 3D CSM in the case of chronic false aneurysms of the isthlus in pigs. This step allowed the characterization of 3D CSM and the development of an experimental model in pigs, which allows to consider cell therapy in this model. More genrally, this work contributes to a better understanding of CSM biology and to an improvement of the approaches used in cell therapy and regenerative medicine

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Hammoud, Mohammad. "Effet de l’association des basses concentrations d’O2 et des cellules stromales mésenchymateuses sur l’expansion ex vivo des cellules souches et progénitrices hématopoïétiques." Thesis, Besançon, 2012. http://www.theses.fr/2012BESA3008/document.

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Abstract:

Afin d’améliorer au mieux le greffon placentaire, nous suggérons de réaliser sa culture d’expansion ex vivo dans des conditions proches de l’environnement des cellules souches hématopoïétiques in vivo. Ainsi, nous proposons que la co-culture de cellules CD34+ placentaires avec des cellules stromales mésenchymateuses (CSM) à basses concentrations d’O2 (BC-O2) pourrait contribuer à équilibrer les processus d’autorenouvellement et de différenciation afin d’obtenir un greffon optimisé. Sur le plan fonctionnel, nos résultats confirment un effet bénéfique de notre modèle expérimental par rapport aux conditions où figure la culture simple et/ou l’oxygénation atmosphérique (20%) en termes du maintien de progéniteurs (PH) primitifs (pré-CFC) et de cellules souches Scid-Repopulating Cells (SRC). Sur le plan quantitatif, l’amplification des cellules CD34+ et des PH engagés, bien qu’elle soit en retrait dans nos conditions de référence par rapport à la condition de 20% d’O2, elle demeure néanmoins importante. Par ailleurs, le rôle de l’IL-3 exogène se montre crucial à BC-O2 notamment en co-culture à 1,5% d’O2 où elle permet non seulement de préserver mais aussi d’amplifier le taux de SRC par rapport au témoin de cellules CD34+ de J0. Enfin, l’étude de la sécrétion des facteurs solubles et l’expression des marqueurs phénotypiques sur les CSM montre que l’IL-6, le VEGF et l’IL-8 sont plus sécrétés et les CD146, CD49a, CD54, CD200 et CD105 sont plus exprimés après incubation à 5% d’O2. Cependant, l’implication réelle de ces facteurs et antigènes dans l’effet paracrine et/ou de contact cellulaire direct menés par les CSM dans notre protocole requiert de nouvelles investigations
To optimize at best the hematopoietic engraftment, we suggest in this work to improve the ex vivo expansion conditions by moving them closer to physiology. Indeed, we propose to culture placental CD34+ (HSC/PH) on MSC layer in combination with LO2-C to ensure the amplification of HP together with the maintenance/expansion of HSC. Compared to the single culture and/or atmospheric oxygenation, our experimental model allows a better maintenance of primitive HP (Pre-CFC) and HSC together with a quite good amplification of total cells, CD34+ cells and committed HP despite of lower than control condition. Moreover, exogenous IL-3 shows crucial effect in co-culture at LO2-C (1.5% O2) since its addition better preserves and even increases the number of HSC compared to the CD34+ cells control from D0. We then studied the secretion of soluble factors in culture supernatants and found that IL-6, VEGF and IL-8 were present in larger quantities at LO2-C in both co-culture and MSC culture. Finally, the CD146, CD49a, CD54, CD200 and CD105 membrane antigens appear to be up-regulated in MSCs when incubated at 5% O2. However, the involvement of these factors and antigens in paracrine effect and/or direct cell to cell contact mechanisms at LO2-C requires further investigations. In conclusion, the combination of LO2-C and MSC would be promising in the field of HSC/PH grafts expansion to achieve its main objective of reducing the post-transplant cytopenia period together with maintaining the long-term graft potential

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Maillot, Charlotte. "Quantification and impact of microcarrier collisions during mesenchymal stem cell culture in bioreactors." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0314.

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Abstract:

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

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Le, Pape Fiona. "Evaluation de la contribution d'une hémoglobine marine dans la culture cellulaire et dans la cellularisation de substituts osseux et méniscaux par des cellules souches mésenchymateuses." Thesis, Brest, 2016. http://www.theses.fr/2016BRES0002/document.

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Abstract:

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

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Ben, Azouna Nesrine. "Etude phénotypique et fonctionnelle des cellules souches mésenchymateuses et hématopoïétiques du sang placentaire en comparaison avec la moëlle osseuse ou le sang périphérique adulte." Thesis, Tours, 2012. http://www.theses.fr/2012TOUR3321.

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Abstract:

Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) sont des cellules souches adultes qui sont à l’origine des cellules des lignages ostéoblastique (O), adipocytaire (A) et chondroblastique (C). Les CSM ont initialement trouvées dans la moelle osseuse mais il en existe également dans d’autres tissus comme le sang de cordon ombilical (SCO). Dotées d’un potentiel régénératif, les CSM peuvent utilisées dans diverses pathologies dégénératives dans un but de réparation tissulaire. En outre, leurs propriétés immunosuppressives ont conduit à envisager leur utilisation dans un but d’immunomodulation comme lors des réactions de greffon contre l’hôte dans les greffes de cellules souches hématopoïétiques (CSH) allo-géniques. Le but essentiel de ce travail a été de comparer les caractéristiques des CSM issues du SCO en comparaison de celles issues de la moelle osseuse (MO). Dans l’optique d’applications en médecine régénérative, nous avons tout d’abord testé la possibilité d’utiliser, dans les milieux de culture d’expansion des CSM de SCO et de MO, un lysat plaquettaire d’origine humaine (HPL) comme substitut au sérum de veau fœtal (SVF) source possible de contaminations
The mesenchymal stem cells (MSC) are adult stem cells which are at the origin of the ostebiastic lignage cells (O), adipocytes (A) and chondrobiasts (C). The MSC are initially found in the bone marrow (BM) but it also exists there in other tissues as the umbilical cord blood (UCB).Endowed with a regenerative potential, MSC can used in diverse degenerative pathologies in a purpose of tissular repair. Besides, their immunosuppressive properties allowed to envisage their use in a purpose of immunomodulation as during the reactions of transplant against the host in allogenic hematopoietic stem cell transplants (HSC). The essential purpose of this work was to compare the characteristics of the MSC derived from the UCB in comparison to those stemming from the bone marrow (BM)

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Loncaric, Darija. "Atténuation des oxydations phosphorylantes et induction d'une réponse cellulaire hypoxique : effêt de l'[alpha]-tocophérol-acétate et de miR-210 sur les cellules stromales mesenchymateuses." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0198.

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Abstract:

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

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Loison-Robert, Ludwig. "Cellule souche gingivale : origine et multipotence." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC0083/document.

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Abstract:

La gencive correspond à un modèle de régénération naturelle grâce notamment à sa capacité de cicatrisation « ad integrum ». Ce phénomène est permis par sa composition en fibroblastes gingivaux. Ces cellules, composante cellulaire principale du tissu conjonctif gingival, sont au cœur de la régulation des réponses inflammatoires et de la cicatrisation. Ce tissu contient, comme d’autres tissus mésenchymateux, des cellules souches ; qui expliquent en partie ces capacités de régénération. De plus, comme le tissu gingival est abondant et facilement accessible, l’utilisation de ces cellules souches pourraient être d’un intérêt prometteur en thérapie cellulaire ou pour de la modélisation in vitro. Au cours de cette thèse, nous avons pu montrer que les Cellules Souches dérivées de la Gencive Humaine (CSGH) possèdent des propriétés communes avec les cellules souches adultes dérivées des crêtes neurales. Ces cellules peuvent être qualifiées de « souche » par leur capacité d’auto-renouvèlement, d’adhésion au plastique et de multipotence. Premièrement, nous avons montré que la méthode ainsi que les produits de culture utilisés pour l’isolation des fibroblastes gingivaux in vitro à partir de biopsies de gencive avait une influence sur les cellules obtenues. Dans un second temps, une analyse clonale in vitro de populations de fibroblastes gingivaux a permis de montrer que les fibroblastes gingivaux sont composés de sous-populations qui expriment des marqueurs spécifiques des cellules souches et des crêtes neurales. Outre leur origine embryologique, l’étude de leur multipotence a aussi été caractérisée après expansion et en fonction des additifs utilisés. Pour finir, deux exemples d’utilisation de ces cellules comme modèle d’étude de la biocompatibilité de biomatériaux in vitro ont été développés; imitant la muqueuse buccale ainsi que les réactions dentaires (réparatrices et réactionnaire)
Gingiva is a natural regeneration model thanks to its "ad integrum" healing capability. Gingival fibroblasts are the main actors of this property. These cells, the main cellular component of the gingival connective tissue, regulate the inflammatory responses and healing process. This tissue contains, like many others, mesenchymal stem cells; which also partly explain these regenerative abilities. Moreover, as the gingiva is abundant and easily accessible, the use of these stem cells may interest cell therapy or in vitro model tissues responses. In this work, we demonstrated that Stem Cells Derived from Human Gingiva (SCHG) have common properties with neural crest adult stem cells. These cells can be called "stem cells" for their ability to self-renew, adhere to plastic and to differentiate. First, we have shown that the method and the culture products used for isolation of gingival fibroblasts from gingival biopsy had an influence on the obtained cells. Secondly, an analysis of in vitro clonal populations of gingival fibroblasts has shown that gingival fibroblasts are composed of subpopulations that express specific markers of stem cells and neural crests. In addition to their embryological origin, the study of their multipotency was also characterized after expansion and depending on the used additives. Finally, two examples of using these cells and dental pulp stem cells as a model to study the in vitro biocompatibility of biomaterials have been developed, mimicking oral mucosa or dentin reactions (reparative or reactional)

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Sion, Caroline. "Development of an optimized perfused-continuous process of culture of human umbilical cord mesenchymal stem cells (hMSC) grown on innovative adhesion supports." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0113.

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Abstract:

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

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Loubière, Céline. "Characterization and impact of the hydrodynamics on the performance of umbilical-cord derived stem cells culture in stirred tank bioreactors." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0220.

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Abstract:

Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) interviennent de plus en plus dans le domaine de la médecine régénérative, notamment pour traiter des maladies aujourd’hui difficilement curables avec les moyens actuels. Deux verrous scientifiques limitent pourtant leur utilisation et leur commercialisation. D’une part, de grandes quantités de cellules sont nécessaires pour répondre à la forte demande médicale. D’autre part, les cellules étant elles-mêmes le médicament final, délivré chez le patient, leur qualité doit être préservée (phénotype souche, capacité de différenciation). La mise en culture de ces cellules, sur des microporteurs, en bioréacteur agité, semble répondre à ces enjeux. Cependant, une connaissance plus précise de l’impact, sur la réponse physiologique des cellules, des technologies utilisées et de l’hydrodynamique générée est nécessaire pour améliorer les lois d’extrapolation des bioréacteurs de culture de CSM. Dans ce contexte, des travaux ont été mis en œuvre pour étudier l’influence du mode d’agitation (orbital ou mécanique) sur l’attachement, l’expansion et le détachement de CSM issues de la gelée de Wharton (GW-CSM) de cordons ombilicaux, sur des microporteurs de différentes compositions. Pour contribuer à la quantification de l’expansion cellulaire, une méthode de comptage automatique in situ a été développée pour estimer le nombre de cellules par microporteur, ainsi que leur répartition, sans avoir à procéder à leur détachement. Des microporteurs commerciaux ont ensuite pu être comparés à des microporteurs synthétisés dans un laboratoire partenaire, en termes d’attachement et expansion cellulaire, ainsi que de facilité de détachement. En parallèle de ces travaux, l’impact de la conception du mobile d’agitation, en bioréacteur mécaniquement agité, sur la mise en suspension de microporteurs a été analysé. A l’issue de cette étude, une analyse dimensionnelle et des simulations CFD ont été mises en place et deux modèles reliant la fréquence minimale de juste mise en suspension (Njs) avec la géométrie du mobile d’agitation (forme, taille, position dans la cuve) et les propriétés matérielles des particules et de la phase liquide ont été proposés. Une stratégie d’optimisation des paramètres géométriques d’un mobile en minibioréacteur, dédié à la culture de CSM sur microporteurs, a été mise en place, à partir de paramètres caractérisant les contraintes hydromécaniques perçues par la phase solide, judicieusement choisis et intégrés lors des simulations CFD. Selon un plan d’expérience, et les résultats extraits des simulations, des surfaces de réponse ont été construites et une optimisation multi-objective a été réalisée afin de déterminer la géométrie minimisant les contraintes perçues par les particules, et donc par les cellules adhérées. Des cultures de GW-CSM en minibioréacteurs équipés de différents mobiles ont finalement été validées, avec une comparaison préliminaire de l’impact de ces géométries sur l’expansion cellulaire
Mesenchymal stem cells (MSC) are becoming increasingly involved in the regenerative medicine field, particularly to treat diseases that are not effectively curable with the current therapies. Two scientific barriers are nevertheless responsible for MSC use and commercialization limitations. On one side, large amounts of cells are needed to reach the high cell dose requirements. On the other side, cells being the final product themselves, directly injected into the patient, their quality have to be controlled (stem cell phenotype, differentiation capability). MSC cultivation on microcarriers in a stirred bioreactor seems to meet these challenges. However, a precise knowledge about the impact of the technologies and the hydrodynamics generated, on the physiological cell response, is necessary to improve the scale-up of MSC cultures in bioreactors. In this context, present work is dedicated to the study of the impact of the agitation mode (orbital or mechanical) on the cell attachment, expansion and detachment on various microcarrier types, in the case of MSC derived from the Wharton’s jelly (WJ-MSC) of umbilical cords. To quantify more precisely cell distribution and expansion on microcarriers, an automatic and in situ counting method was developed, which need no detachment step. This allowed the identification of commercial microcarriers suitable for WJ-MSC cultures, which were then compared to home-made microcarriers, synthesized by a partner laboratory, in terms of cell attachment and expansion, and detachment efficiency. In parallel to these works, the impact of the impeller design on the microcarrier suspension in stirred tank bioreactors was investigated. Based on a dimensional analysis and CFD simulations, it resulted in the establishment of two models relating the minimal agitation rate to ensure all particle suspension (Njs) with the impeller geometrical characteristics (design, size, off-bottom clearance) and the material properties of both the solid and the liquid phases. CFD models validation allowed then to develop a strategy to optimize the geometrical configuration of an impeller, dedicated to MSC cultures on microcarriers in a minibioreactor. Parameters characterizing the hydromechanical stress encountered by the solid phase were wisely chosen and integrated into CFD simulations. Based on a design of experiments, and the hydrodynamics data recovered from simulations, response surfaces were built and a multiobjective optimization was achieved in order to determine the geometry minimizing the particle stress, and also by adhered cells. WJ-MSC cultures in minibioreactors equipped with impellers displaying various geometries were finally validated, with a preliminary comparison of the impact of these geometries on the cell expansion

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Ishac, Nicole. "Comment deux lignées cellulaires stromales mésenchymateuses humaines récapitulent in vitro le microenvironnement hématopoïétique ? : Intérêt en ingénierie." Thesis, Tours, 2015. http://www.theses.fr/2015TOUR4038/document.

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Abstract:

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

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Reppel, Loïc. "Potentialité des cellules stromales de la gelée de Wharton en ingénierie du cartillage." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0164/document.

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Abstract:

Les cellules stromales/souches mésenchymateuses de la gelée de Wharton humaines (CSM-WJ) représentent une source abondante et intéressante de cellules souches pour des applications en ingénierie cellulaire et tissulaire. Leur origine fœtale leur confère des caractéristiques spécifiques par rapport aux cellules stromales/souches mésenchymateuses isolées à partir de moelle osseuse humaine (CSM-MO). Tout d'abord, le but de ce travail est d'optimiser les conditions de culture des CSM-GW pour leur utilisation clinique ultérieure. Nous nous concentrons sur l'influence de la concentration en oxygène lors de l'expansion en monocouche de P1 à P7 sur plusieurs paramètres permettant de caractériser les CSM. Les résultats obtenus sont comparés à ceux obtenus avec les CSM-MO. Notre travail a montré des différences entre les deux sources cellulaires en termes de prolifération et de différenciation adipocytaire. D’après nos résultats, l'hypoxie, au cours de l'expansion, est un paramètre important à prendre en compte en ce qui concerne la prolifération et le potentiel de différenciation chondrocytaire. L'influence des facteurs obstétricaux sur les caractéristiques des CSM-GW est également explorée. Cette étude se situant également dans le cadre de l’ingénierie tissulaire du cartilage, la seconde phase du projet consiste à induire la différenciation des cellules en chondrocytes en ensemençant ces dernières dans un biomatériau à base d’alginate et d’acide hyaluronique, et sur une cinétique de 28 jours. Les résultats obtenus sont comparés à ceux obtenus avec les CSM-MO. Après 4 semaines de culture, les CSM-GW sont capables de s'adapter à leur environnement et d’exprimer des gènes et des protéines matriciels spécifiques du cartilage tels que le collagène de type 2, qui se trouve plus exprimé après différenciation à partir des CSM-GW qu’à partir de CSM-MO
Mesenchymal Stromal/Stem Cells from human Wharton’s jelly (WJ-MSC) are an abundant and interesting source of stem cells for applications in cell and tissue engineering. Their fetal origin confers specific characteristics compared to Mesenchymal Stromal/Stem Cells isolated from human bone marrow (BM-MSC). First, the aim of this work is to optimize WJ-MSC culture conditions for their subsequent clinical use. We focus on the influence of oxygen concentration during monolayer expansion on several parameters to characterize MSC. The results are compared to those obtained with BM-MSC. Our work distinguishes WJ-MSC from BM-MSC in terms of proliferation and adipogenic differentiation. Considering our results, hypoxia during cell expansion is an important parameter to take into account regarding proliferation potential but also chondrogenic differentiation potential. The influence of obstetric factors on WJ-MSC characteristics is also explored. In cartilage tissue engineering context, the second phase of the project is to induce cell differentiation into chondrocytes by seeding them in Alginate/Hyaluronic Acid hydrogel scaffold, and during 28 days. The results obtained are compared to those obtained with BM-MSC. After 4 weeks of culture, WJ-MSC are able to adapt to their environment and express specific cartilage-Related genes and matrix proteins such as type 2 collagen, which is found more expressed after differentiation fromWJ-MSC, than from BM-MSC

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Loubière, Céline. "Characterization and impact of the hydrodynamics on the performance of umbilical-cord derived stem cells culture in stirred tank bioreactors." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0220/document.

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Abstract:

Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) interviennent de plus en plus dans le domaine de la médecine régénérative, notamment pour traiter des maladies aujourd’hui difficilement curables avec les moyens actuels. Deux verrous scientifiques limitent pourtant leur utilisation et leur commercialisation. D’une part, de grandes quantités de cellules sont nécessaires pour répondre à la forte demande médicale. D’autre part, les cellules étant elles-mêmes le médicament final, délivré chez le patient, leur qualité doit être préservée (phénotype souche, capacité de différenciation). La mise en culture de ces cellules, sur des microporteurs, en bioréacteur agité, semble répondre à ces enjeux. Cependant, une connaissance plus précise de l’impact, sur la réponse physiologique des cellules, des technologies utilisées et de l’hydrodynamique générée est nécessaire pour améliorer les lois d’extrapolation des bioréacteurs de culture de CSM. Dans ce contexte, des travaux ont été mis en œuvre pour étudier l’influence du mode d’agitation (orbital ou mécanique) sur l’attachement, l’expansion et le détachement de CSM issues de la gelée de Wharton (GW-CSM) de cordons ombilicaux, sur des microporteurs de différentes compositions. Pour contribuer à la quantification de l’expansion cellulaire, une méthode de comptage automatique in situ a été développée pour estimer le nombre de cellules par microporteur, ainsi que leur répartition, sans avoir à procéder à leur détachement. Des microporteurs commerciaux ont ensuite pu être comparés à des microporteurs synthétisés dans un laboratoire partenaire, en termes d’attachement et expansion cellulaire, ainsi que de facilité de détachement. En parallèle de ces travaux, l’impact de la conception du mobile d’agitation, en bioréacteur mécaniquement agité, sur la mise en suspension de microporteurs a été analysé. A l’issue de cette étude, une analyse dimensionnelle et des simulations CFD ont été mises en place et deux modèles reliant la fréquence minimale de juste mise en suspension (Njs) avec la géométrie du mobile d’agitation (forme, taille, position dans la cuve) et les propriétés matérielles des particules et de la phase liquide ont été proposés. Une stratégie d’optimisation des paramètres géométriques d’un mobile en minibioréacteur, dédié à la culture de CSM sur microporteurs, a été mise en place, à partir de paramètres caractérisant les contraintes hydromécaniques perçues par la phase solide, judicieusement choisis et intégrés lors des simulations CFD. Selon un plan d’expérience, et les résultats extraits des simulations, des surfaces de réponse ont été construites et une optimisation multi-objective a été réalisée afin de déterminer la géométrie minimisant les contraintes perçues par les particules, et donc par les cellules adhérées. Des cultures de GW-CSM en minibioréacteurs équipés de différents mobiles ont finalement été validées, avec une comparaison préliminaire de l’impact de ces géométries sur l’expansion cellulaire
Mesenchymal stem cells (MSC) are becoming increasingly involved in the regenerative medicine field, particularly to treat diseases that are not effectively curable with the current therapies. Two scientific barriers are nevertheless responsible for MSC use and commercialization limitations. On one side, large amounts of cells are needed to reach the high cell dose requirements. On the other side, cells being the final product themselves, directly injected into the patient, their quality have to be controlled (stem cell phenotype, differentiation capability). MSC cultivation on microcarriers in a stirred bioreactor seems to meet these challenges. However, a precise knowledge about the impact of the technologies and the hydrodynamics generated, on the physiological cell response, is necessary to improve the scale-up of MSC cultures in bioreactors. In this context, present work is dedicated to the study of the impact of the agitation mode (orbital or mechanical) on the cell attachment, expansion and detachment on various microcarrier types, in the case of MSC derived from the Wharton’s jelly (WJ-MSC) of umbilical cords. To quantify more precisely cell distribution and expansion on microcarriers, an automatic and in situ counting method was developed, which need no detachment step. This allowed the identification of commercial microcarriers suitable for WJ-MSC cultures, which were then compared to home-made microcarriers, synthesized by a partner laboratory, in terms of cell attachment and expansion, and detachment efficiency. In parallel to these works, the impact of the impeller design on the microcarrier suspension in stirred tank bioreactors was investigated. Based on a dimensional analysis and CFD simulations, it resulted in the establishment of two models relating the minimal agitation rate to ensure all particle suspension (Njs) with the impeller geometrical characteristics (design, size, off-bottom clearance) and the material properties of both the solid and the liquid phases. CFD models validation allowed then to develop a strategy to optimize the geometrical configuration of an impeller, dedicated to MSC cultures on microcarriers in a minibioreactor. Parameters characterizing the hydromechanical stress encountered by the solid phase were wisely chosen and integrated into CFD simulations. Based on a design of experiments, and the hydrodynamics data recovered from simulations, response surfaces were built and a multiobjective optimization was achieved in order to determine the geometry minimizing the particle stress, and also by adhered cells. WJ-MSC cultures in minibioreactors equipped with impellers displaying various geometries were finally validated, with a preliminary comparison of the impact of these geometries on the cell expansion

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Carpentier, Benoît. "Développement, caractérisation et optimisation d'un bioréacteur dédié à la production accélérée de substituts osseux biohybrides implantables." Compiègne, 2009. http://www.theses.fr/2009COMP1827.

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Abstract:

L'ingénierie tissulaire osseuse vise la production de substituts osseux implantables capables de promouvoir la repousse et la consolidation osseuses. L'objectif de ce travail consistait à développer, caractériser et optimiser un bioréacteur dédié à la production de tels substituts. Afin de permettre l'envahissement cellulaire et vasculaire de l'implant en période post-implantatoire, le choix du biomatériau s'est porté sur des granules de phosphate de calcium biphasé de 80 à 200 um. La configuration la plus adaptée (géométrie de bioréacteur, agencement du biomatériau) à la culture de cellules sur microparticules a été déterminée suite à des études expérimentales et numériques. Avec des microbilles de verre de diamètre similaire, la culture sur monocouche en chambre parallélépipédique semble la configuration la plus favorable. La culture de MC3T3 sur monocouches de granules en conditions statique et dynamique a permis de définir les conditions de culture propices à la formation tissulaire et d'évaluer l'effet du flux et des contraintes mécaniques. Les conditions optimales ont été appliquées aux cellules mésenchymateuses de moelle osseuse de rat, aboutissant à la formation rapide de feuillets tissulaires. Le flux semble réduire la formation de matrice organique et stimuler la différenciation et la minéralisation osseuses. Ce concept de « feuillets tissulaires osseux » paraît prometteur en raison de la simplicité de l'étape de « scaling-up » nécessaire à la production de volumes cliniquement pertinents. Leur adaptabilité à des défauts osseux de géométrie complexe et leur potentiel à promouvoir la formation osseuse en font des candidats de choix pour une utilisation médicale
Bone tissue engineering aims at producing implantable bone substitutes capable of promoting bone reconstruction and healing. The aim of the present work was to develop, characterize and optimize a bioreactor-based system dedicated to the production of such substitutes. In order to favor cell invasion and vessel ingrowth post-implantation, 80-200 um biphasic calcium 3 phosphate granules were chosen as a biomaterial. The most appropriate configuration (bioreactor geometry, biomaterial arrangement) for culturing cells on microparticles was determined by means of experimental and numerical studies. Using glass microbeads with similar diameters, monolayers within plane-parallel bioreactor chambers appear to be the most favorable environment. The culture of MC3T3 cells on monolayers of granules under both static and dynamic conditions allowed us to define the appropriate setting for promoting bone tissue formation and to evaluate the impact of fluid flow. The optimal conditions were applied to rat bone marrow mesenchymal cells, showing very satisfying cell proliferation and matrix synthesis. Fluid flow seems to reduce matrix synthesis and promote cell differentiation and bone mineralization. Bone tissue sheets were successfully obtained after 5 weeks, proving the potential of the concept for the production of bone substitutes under sterile and reproducible conditions. The “bone tissue sheet concept” seems promising, owing to the easiness of the “scaling-up” phase necessary to produce clinically relevant volumes. Due to their adaptability to various defect geometries and potential for promoting bone formation, such substitutes appear to be valuable candidates for medical use

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Lalande, Charlotte. "Développement d'un nouveau produit d'ingenierie tissulaire osseuse à base de polymères et de cellules souche du tissu adipeux." Thesis, Bordeaux 2, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR21853/document.

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Abstract:

L’ingénierie du tissu osseux vise à concevoir un substitut tissulaire associant des cellules ostéoprogénitrices à une matrice tridimensionnelle capable de promouvoir la reconstruction osseuse, ouvrant la voie au développement de thérapeutiques substitutives à la pratique de la greffe dont les limitations sont bien connues.Le but de ce travail a été de développer un nouveau produit d’ingénierie tissulaire (PIT) destiné à la régénération osseuse constitué i) d’une matrice tridimensionnelle poreuse constituée de polysaccharides naturels biodégradables, ii) de cellules souches adultes issues du tissu adipeux humain (ADSCs) et d’identifier les conditions de culture optimales permettant le développement d’un produit fonctionnel pour une utilisation clinique. Nos résultats montrent que l’architecture et la composition de la matrice macroporeuse polysaccharidique permet de guider la différenciation ostéoblastique des ADSCs, en l’absence de facteurs ostéogéniques, et notamment en conditions de culture dynamique, grâce à l’organisation cellulaire en agrégats promouvant les interactions cellulaires. Les ADSCs peuvent être marquées à l’aide de nanoparticules superparamagnétiques et suivies in vivo de façon non invasive par imagerie par résonnance magnétique (IRM) au sein des matrices après leur implantation en site sous-cutané chez la souris. Les images IRM montrent que le matériau permet de délivrer une partie des cellules au niveau du site d’implantation participant probablement à un processus de réparation tissulaire. Enfin, en vue d’applications cliniques, un milieu de culture sans sérum répondant aux conditions GMP (Good Manufacturing Practices) pour la différenciation ostéoblastique a été développé par un industriel et validé au cours de ce travail de thèse.En conclusion de ces travaux, l’association d’une matrice macroporeuse composée de polysaccharides avec des ADSCs dans des conditions de culture spécifiques, en conditions dynamiques, semble pertinente et prometteuse pour des applications cliniques en ingénierie du tissu osseux
Bone tissue engineering may associate osteoprogenitor cells to a tridimensional scaffold that can promote tissue reconstruction in order to replace bone grafting strategies whose limitations are well known. This study aims to develop a new tissue-engineered construct for bone regeneration constituted by i) a tridimensional polysaccharide-based scaffold, ii) adult stem cells extracted from human adipose tissue and identify the best culture conditions needed to develop a functional construct for clinical use. Our results show that this macroporous scaffold offers, without any osteoinductive factors, a suitable architecture and composition for driving osteoblastic differentiation of ADSCs especially when placing the tissue-engineered construct in dynamic conditions, thanks to cell aggregate conformation promoting cell-to-cell interactions. Thanks to ADSCs labeling, the tissue-engineered construct can be tracked in vivo in a non invasive way by magnetic resonance imaging (MRI), after their subcutaneous implantation. Results evidenced that this scaffold behaves as a cell carrier for of holding in its own cell fraction and delivering another fraction to the site of implantation for inducing a better tissue regeneration process. Finally, a serum free medium meeting standards GMPs (Good Manufacturing Practices) has been developed for inducing ADSCs osteoblastic differentiation as a first step towards clinical application.In conclusion, this polysaccharide-based scaffold associated with ADSCs, cultured under low fluid flow in a new bioreactor device, could be a relevant and promising tissue engineered construct for bone tissue engineering applications

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Bouacida-Boucherma, Amina. "Caractérisation des cellules souches mésenchymateuses natives." Thesis, Tours, 2014. http://www.theses.fr/2014TOUR3304.

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Abstract:

Des études récentes ont relevés que les CSMn pouvaient être in vivo des cellules périvasculaires avec des caractéristiques des péricytes. Pour évaluer cette hypothèse, nous avons cultiver des CSMn issues de MO dans des conditions spécifiques pour l'expansion des péricytes puis nous avons testé leur potentiel de souchitude. De plus, nous les avons comparées avec des CSMs cultivées dans des conditions standards en maintenant les même donneurs. Des échantillons de MO ont été cultivés dans un milieu pro-Pericytaires (milieu EGM2) ou dans un milieu standard. Après culture, les cellules ont été caractérisées. Les cellules de caractère péricytaire avaient exprimé une upregulation des marqueurs de souchitude d’OCT4, NANOG et SOX2 pour un potentiel neuronal. Ces cellules ont démontré un grand potentiel in vivo
Native mesenchymal stem cells were found tore perivascular cells with pericyte features. This suggests that pericyte phenotype is crucial for the stenness of MSC. We cultured MSC from bone marrow upon in vitro conditions (EGM2 versus standard mediums). They all express MSC, markers and character. Cells cultivated into ECM2 were found to be more immature than cells obtained from standard conditions (expressed OCT4, NANOG and SOX2), with high neuronal and engraftment potential

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Roubeix, Christophe. "Intérêt des cellules souches mésenchymateuses dans la thérapie du glaucome." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066535/document.

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Abstract:

Le glaucome est une neuropathie optique associée à une augmentation de la pression intraoculaire (PIO). L’élévation de la PIO est due à la dégénérescence progressive du trabéculum. Les traitements antiglaucomateux vise à réduire la PIO, cependant il n’existe aucun traitement ciblant la dégénérescence du trabéculum. Les cellules souches mésenchymateuses (CSMs) sont utilisées comme outils thérapeutiques dans différentes pathologies dégénératives. Elles sécrètent un panel de molécules qui sont décrit comme atténuant les processus dégénératifs. L’objectif de ce travail a été d’évaluer l’intérêt des CSMs dans la prise en charge du glaucome. La caractérisation des CSMs ont été mis au point à partir de culture primaire de moelle osseuse de rat. En parallèle, un modèle expérimental de glaucome par cautérisation des veines épisclérales (EVC) a été réalisé. Nous nous sommes intéressés à l’effet de l’injection intracamérulaire des CSMs dans ce modèle. Les CSMs sont retrouvées incorporées aux tissus autour et dans le trabéculum. Les résultats obtenus in vivo montrent une diminution de la PIO par l’injection des CSMs préservant ainsi les cellules ganglionnaires périphériques de la rétine (CGRs). Par une approche in vitro, nous avons également caractérisé les effets du sécrétome des CSMs sur les cellules impliquées dans la pathologie glaucomateuse: les cellules trabéculaires et les cellules ganglionnaires de la rétine. Ces résultats ont permis de montrer que l’injection intracamérulaire de CSMs permettrait de protéger la fonction de régulation de la PIO et de protéger les CGRs dont la mort est responsable de la diminution de l’acuité visuelle chez le patient glaucomateux
Glaucoma is a sight-threatening retinal neuropathy associated with elevated intraocular pressure (IOP) due to degeneration and fibrosis of the trabecular meshwork (TM). Glaucoma medications aim to reduce IOP without targeting the specific TM pathology, which could explain treatment failure observed in some cases. Bone-marrow mesenchymal stem cells (MSCs) are used today in various clinical studies to treat various degenerative processes. Here, we investigated the potential of MSC therapy in an ocular hypertension model. We demonstrated a rapid and long-lasting in vivo effect of MSC transplantation that significantly reduced IOP in hypertensive eyes induced by episcleral vein cauterization (EVC). MSCs were found located to the ciliary processes and the TM and are able to survive at these places. Enumeration of retinal ganglion cells (RGCs) on whole flat-mounted retina highlighted a protective effect of MSCs on RGC death. In vitro, the effect of MSC-conditioned medium (MSC-CM) on both the primary human trabecular meshwork (hTM) and RGCs showed that MSC-CM promotes: (i) hTM survival by activating the antiapoptotic pathway, Akt, (ii) hTM decontractibility as analyzed by the decrease in myosin phosphorylation and (iii) inhibition of TGF-β2-dependent profibrotic phenotype acquisition in hTM, (iiii) RGC survival and neuritic outgrowth in vitro. Finally, MSCs injection in the ocular anterior chamber in a rat model of ocular hypertension provides a neuroprotective effect in the glaucoma pathophysiology directly on RGC and indirectly via TM protection. These results originally demonstrate that MSCs represent promising tool for treating ocular hypertension and retinal cell degeneration

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Detante, Olivier. "Thérapie cellulaire par cellules souches mésenchymateuses humaines après ischémie cérébrale." Grenoble, 2010. http://www.theses.fr/2010GRENV008.

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Les accidents vasculaires cérébraux (A VC) sont la première cause de handicap de l'adulte. Favoriser la plasticité cérébrale post-lésionnelle représente un objectif thérapeutique majeur. Dans ce contexte, la thérapie cellulaire a récemment émergé. Son action, fondée sur la « réparation» du tissu cérébral, a montré un bénéfice sur la récupération fonctionnelle dans des modèles d'ischémie cérébrale. La transposition de ce traitement à l'homme reste à ce jour limitée à des études pilotes. Dans nos travaux précliniques, nous avons montré, après un infarctus cérébral chez le rat, une bonne tolérance et un bénéfice fonctionnel de l'administration intracérébrale (à la phase aiguë) et intraveineuse (à la phase subaiguë) de cellules souches mésenchymateuses humaines (CSMh) de grade clinique. La survie des CSMh greffées (possible durant plusieurs semaines) et leur différenciation en cellules d'intérêt (neurones, astrocytes) sont très faibles et ne peuvent expliquer à elles seules le bénéfice observé. Parmi les mécanismes d'action possibles des CSM (effet neurotrophique, pro-angiogénique, immunomodulation. . . ), nous avons mis en évidence par IRM un effet microvasculaire précoce. Nous avons également montré l'innocuité du marquage des CSMh par microparticules ferriques pour l'IRM cellulaire et la microscopie. Ce marquage cellulaire est utile pour détecter et suivre par IRM des cellules greffées au sein du cerveau (durant au moins 15 jours), mais nous a paru insuffisant dans le cadre d'une injection IV. Pour évaluer la biodistribution des CSMh injectées par voie IV à la phase subaiguë, nous avons effectué une étude par imagerie nucléaire qui a permis d'identifier l'attraction rapide de CSMh vers l'infarctus cérébral. En parallèle, la mise en place d'un essai clinique de phase 2 a été effectuée. Le délai, la voie optimale d'administration ainsi que la source cellulaire à utiliser restent encore controversés. L'optimisation de la thérapie cellulaire nécessite encore le développement de projets de recherche translationnelle associant les études expérimentales et les essais cliniques. C'est dans ces conditions que la thérapie cellulaire pourrait devenir un traitement efficace après un A VC
Stroke is the leading cause of acquired adult disability. Improving brain plasticity after stroke represents an important therapeutic strategy. Cell therapy favours functional recovery after cerebral ischemia in rodent models. The pioneer clinical studies did not reproduce this benefit for patients due to a limited number of studied patients. Ln our preclinical studies, we observed a good tolerance and a functional benefit of the intracerebral (at the acute phase) and intravenous (IV) (at the subacute phase) administration of clinical-grade human mesenchymal stem cells (hMSC). The hMSC survival (during several weeks) and their differentiation into neurons or astrocytes are very limited and can not explain alone the functional benefit. Among different mechanisms of action of hMSC (neurotrophic and/or proangiogenic effects, immunomodulation. . . ), we showed by MRI an early microvascular effect. We also showed that hMSC can be labeled for MRI and microscopy by iron microparticles without altering cell properties. This cell labeling is useful to detect and follow hMSC grafted into the brain but is insufficient to follow the IV injected hMSC. To assess the biodistribution ofIV injected hMSC, we conducted a nuclear imaging study. This experiment showed that the hMSC are attracted to cerebral ischemic lesion in the first hours following their injection. Ln paraIlel, we developed a phase 2 clinical trial. We do not know yet the best route of administration, the best dose and the optimal delay of the graft. The cell therapy optimization needs the development of translational projects with experimental studies linked to clinical trials. Thus cell therapy could become an efficient treatment for stroke

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Goldman, Orit. "Modèle de différenciation de cellules endothéliales à partir des cellules souches embryonnaires humaines." Paris 7, 2009. http://www.theses.fr/2009PA077060.

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Le développement du système vasculaire s'effectue grâce à deux phénomènes : la vasculogénèse et l'angiogénèse. Les cellules endothéliales jouent un rôle central dans la formation et le fonctionnement des vaisseaux sanguins. Elles tapissent la paroi interne de l'ensemble des vaisseaux et permettent une barrière étanche permettant les échanges entre le sang et les tissus. De plus les cellules endothéliales sont hautement spécialisées. Par exemple les cellules endothéliales de la barrière hémato-encéphalique forment une paroi sélective et peu perméable. In vitro, la vasculogénèse peut être étudiée grâce au modèle des cellules souches embryonnaires humaines (hES). Les cellules hES peuvent générer les trois feuillets embryonnaires: mésoderme, endoderme et ectoderme. Elles forment spontanément en culture des structures compactes appelées corps embryonnaires (EB, embryoïd bodies). Le traitement des EB avec une combinaison cytokines entraîne une différenciation en précurseurs endothéliaux et hématopoïétiques, confirmant au niveau clonal l'existence de cellules souches communes aux deux systèmes. La production des cellules endothéliales à partir des hES stimulée par le BMP4, qui accélère le délai d'apparition des cellules endothéliales (CD144/KDR) et le nombre de cellules engagées dans cette voie de différenciation. En présence de BMF nous mettons en évidence une population de progéniteurs endothéliaux, qui se différencient en cellules endothéliales fonctionnelles. Nous exploitons actuellement ce modèle pour obtenir des cellules endothéliales ayant des fonctions spécialisées de cellules endothéliales de la barrière hémato-encéphalique. Les cellules endothéliales cérébrales ont pour caractéristique d'exprimer les protéines des jonctions serrées, les molécules d'adhésion et de transporteurs. Au cours du développement, ces caractéristiques sont acquises et maintenues par leur contact avec les astrocytes. C'est pourquoi dans notre modèle, nous instruisons les cellules endothéliales dérivées des hES par une co-culture avec des astrocytes. D'autre part nous avons mis évidence que le BMP4 accélère le délai d'apparition des marqueurs CD133/KDR, exprimés par les progéniteurs endothéliaux circulants. Or, mises en culture, ces cellules génèrent une population de cellules qui expriment aussi bien les marqueurs de cellules mésenchymateuse (Vimentine et ASMA) que de cellules épithéliales hépatiques (CK8, CK18 et CK19). En culture, ces cellules, sont capables de se différencier en chondrocyte adipocytes et ostéoblastes. Leur différenciation en cellules épithéliales est en cours. Nous suggérons donc que ces cellules sont en transition épithélio-mésenchymateuse (TEM), et travaillons sur cette hypothèse. Ces études ont mis en évidence que les cellules hES permettent d'avoir accès à un large spectre de différenciation, allant de cellules immatures à des cellules ayant acquis des fonctions spécialisées. En ce qui concerne les cellules endothéliales et les cellules mesenchymateuses, cette propriété pourra avoir des utilisations en pharmacologie et en médecine régénérative
The development of the vascular System takes place through two pathways: vasculogenesis and angiogenesis. Endothelial cells play a central role in the formation and function of blood vessels. They take place in the inner wall of ail vessels and constitute a dynamic barrier for the exchanges between blood and tissues. In addition, the endothelial cells are highly specialized. For example, the endothelial cells of blood-brain barrier (BBB) restrict the passage of molecules and cells into the central nervous System. Vasculogenesis can be studied in vitro through the model of human embryonic stem cells (hES). HES cells can generate ail three embryonic layers: mesoderm, endoderm and ectoderm. They form spontaneously in culture compact structures called embryoïd bodies (EBs). The EBs treatment with a combination of cytokines leads to the differentiation into endothelial and hematopoietic precursor, confirming the existence of a stem cell common to both Systems. The production of endothelial cells from hES is stimulated by BMP4, which accelerates the time to onset of endothelial cells emergence (CD144/KDR) and the number of cells involved in this differentiation process. In the presence of BMP4, we highlight a population of endothelial progenitors, which differentiate into functional endothelial cells. We currently operate the model to obtain endothelial cells with specialized functions, such as endothelial cells of the BBB. Such endothelial cells express the proteins of tight junctions, adhesion molecules. During development, these characteristics are acquired and maintained by contact with astrocytes. For this reason, we co-culture the endothelial cells derived from hES with astrocytes. In parallel, we have tried to isolate more immature endothelial progenitors by using a combination of markers expressed on post-natal endothelial progenitors. BMP4 boosted differentiating hES cells were sorted with CD133/KDR markers. However, put into culture, these cells generate a population of cells expressing markers of both mesenchymal cells (vimentin and ASMA) and epithelial cells (CK8, CK18 and CK19). In culture, these cells are able to differentiate into chondrocytes, adipocytes and osteoblasts. Their differentiation into epithelial cells is currently under investigation. We suggest that these cells are in epithelial-mesenchymal transition (EMT), and we are currently working on that hypothesis. These studies have shown that hES cells can give access a broad spectrum of differentiation from immature cells to cells that have acquired specialized functions. With regard to endothelial cells and mesenchymal cells, this property may have uses in pharmacology and, further, will open the way to regenerative medicine

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Sottile, Virginie. "Cellules souches mésenchymateuses de la moe͏̈lle osseuse : différenciation adipogénique et ostéogénique." Nice, 2001. http://www.theses.fr/2001NICE5650.

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Abstract:

L'ostéoporose est une maladie caractérisée par une baisse de la masse osseuse associée à une augmentation de l'adiposité médullaire. Les ostéoblastes et les adipocytes proviennent de la cellule souche mésenchymateuse présente dans la moelle osseuse, et l'élucidation des événements cellulaires conduisant l'engagement de ce précurseur commun dans chacune de ces voies de différenciation fait l'objet d'intenses recherches. Afin de déterminer l'effet de facteurs ostéogéniques sur l'adipogénèse, nous avons appliqué BMP2 (Bone Morphogenetic Protein-2), puissant inducteur d'ossification ectopique, sur la lignée mésenchymateuse 3T3-L1. Sans effet adipogénique par elle-même, la BMP2 stimule de façon synergique l'adipogénèse induite par BRL49653, un agoniste de PPARgamma. De même, BRL49653 n'inhibe pas la différenciation ostéogénique induite par un traitement ostéogénique. Nos résultats suggèrent qu'adipocytes et ostéoblastes ne se développent pas de façon antagoniste, mais plutôt selon un processus de différenciation commun positivement influencé à la fois par BMP2 et les activateurs de PPARgamma. Nous avons également identifié l'os trabéculaire humain comme une source de précurseurs mésenchymateux. Par un protocole d'expansion clonale suivie de tests de différenciation ostéogénique, adipogénique et chondrogénique, nous avons montré que les cultures de précurseurs isolés de fragments d'os trabéculaire ont des caractéristiques de cellule souche mésenchymateuse in vitro
Osteoporosis is characterized by decreased bone mass associated with increased marrow fat content. Osteoblasts and adipocytes arise from a common precursor cell present in the bone marrow stromal, the mesenchymal stem cell (MSC). The regulatory events governing the commitment of this precursor cell to either lineage are intensely investigated. To determine the effect of osteogenic factors on adipogenesis, we have treated the mesenchymal precursor cell line 3T3-L1 with BMP2 (Bone Morphogenetic Protein-2), a potent inducer of bone formation. Although BMP2 did not affect adipogenesis on its own, is strongly stimulated adipogenic differentiation in synergy with the PPARgamma agonist BRL49653. Likewise, when BRL49653 was combined with a classical osteogenic treatment, no inhibition of the osteogenic response could be detected. Our data suggest that osteoblasts and adipocytes do not systematically develop at the expense of each that osteoblasts and adipocytes do not systematically develop at the expense of each other, but follow a common differentiation pathway that can be positively modulated by both BMPs and PPARgamma activators. We also identified human trabecular bone as a new source of mesenchymal precursor cells. Based on clonal expansion experiments followed by osteogenic, chondrogenic and adipogenic differentiation assays, we could conclude that cultures prepared from trabecular bone fragments have mesenchymal stem cell characteristics in vitro

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Potier, Esther. "Viabilité et fonctionnalité des cellles souches mésenchymateuses humaines dans un environnement ischémique." Paris 7, 2007. http://www.theses.fr/2007PA077106.

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Abstract:

L'application locale de cellules réparatrices, comme les cellules souches du mésenchyme (CSMs), constitue une approche prometteuse pour la réparation de nombreux tissus, mais dont le succès repose sur le maintien de cellules viables et fonctionnelles après transplantation. Or lorsqu'elles sont implantées, les CSMs se retrouvent dans un environnement avasculaire caractérisé par une hypoxie et une carence en nutriments pouvant affecter la viabilité et la fonctionnalité des CSMs. Une hypoxie temporaire (≤1% O²; 48h), au contraire d'une carence en sérum (1% FBS), n'a pas d'effet sur la viabilité cellulaire. Prolongée (120h) et associée à une carence en sérum, elle provoque la mort de la quasi-totalité des CSMs (99%). L'hypoxie temporaire, cependant, affecte durablement, jusqu'à 28 jours après l'exposition, la fonctionnalité des CSMs en inhibant l'expression de plusieurs marqueurs ostéoblastiques (Runx2, ostéocalcine et collagène de type I), mais ne stimule que faiblement le potentiel angiogène des CSMs (des quatre facteurs testés seul le VEGF est stimulé). La stimulation de l'expression de facteurs angiogènes par les CSMs pourrait permettre, en accélérant la revascularisation, de maintenir un nombre plus important de cellules viables et fonctionnelles. Pour cela, les CSMs ont été traitées à la desferrioxamine (DFX), un inducteur chimique du facteur de transcription HIF1 régulant l'expression de plusieurs facteurs angiogènes. Sous normoxie (21% O²) la DFX augmente l'expression du VEGF et du bFGF, la stimulation (50%) du VEGF étant maintenue sous hypoxie. Des CSMs traitées à la DFX pourraient donc être utilisées pour accélérer l'envahissement vasculaire des sites d'implantation
Local supply of mesenchymal stem cells (MSCs) has been proposed for the repair of damaged tissues. However, upon transplantation, MSCs are far from the vasculature and experience nutrient and oxygen starvation, which may affect cell viability and functionality. The first part of this thesis aimed to assess in vitro the effects of serum and oxygen deprivation on the human MSC survival rates. The MSC death rates were not affected by a 48h hypoxia (≤1% O2), but were increased (13%) by FBS starvation (1% FBS). Most importantly, long-term (120h) hypoxia combined with serum deprivation resulted in the complete death of MSCs (99%). The effects of a 48h hypoxia on MSC functionality were then investigated. When leading to limited stimulation of angiogenic factor secretion (from all the angiogenic factors tested only VEGF was increased 2-fold), hypoxia results in persistent down-regulation of MSC bone forming potential (persistent down-regulation of Runx2, osteocalcin and type I collagen expression). The last part of this thesis described a method to enhance the MSC angiogenic factor expression in order to accelerate vascularization. For this purpose, MSCs were treated with DFX, a chemical inducer of HIF-1, a transcription factor involved in the expression of several angiogenic factors. Under normoxia, DFX exposure resulted in up-regulation of bFGF (20-fold) and VEGF (4-fold) expression. Under hypoxia, DFX induced a 50% increase in VEGF secretion. These results suggest that DFX-exposed MSCs could be used to supply angiogenic factors to promote the establishment of a vascular network providing nutrients and oxygen to the transplanted cells

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Maria, Alexandre. "Evaluation de l'effet thérapeutique des cellules souches mésenchymateuses dans la sclérodermie systémique." Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTT015/document.

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Abstract:

La sclérodermie systémique (ScS) est une maladie rare et incurable, caractérisée par une fibrose cutanée et la production d’auto-anticorps (maladie auto-immune). Le pronostic vital est engagé dans les formes diffuses et rapidement progressives de la maladie, responsables de fibrose pulmonaire. Par leurs propriétés immunomodulatrices et anti-fibrotiques, les cellules souches mésenchymateuses (CSM) constituent une approche prometteuse pour traiter la ScS. Ce travail a pour objectif d’évaluer le potentiel thérapeutique des CSM dans un modèle préclinique de forme diffuse de la maladie (d-ScS).Patients et Méthodes : Nous avons évalué l’effet de différentes modalités d’injections des CSM par voie intraveineuse dans le modèle murin de ScS-HOCl. Ce modèle, basé sur l’injection d’acide hypochloreux (HOCl), induit un phénotype proche des formes d-ScS. Nous avons notamment comparé un traitement préventif et curatif, des approches syngénique, allogénique et xénogénique, et l’utilisation de CSM d’origine adipocytaire (ASC) à celle de CSM de moelle osseuse (CSM-MO).Résultats : Le modèle ScS-HOCl est caractérisé par l’installation d’un phénotype de d-ScS, avec fibrose cutanée, pulmonaire et production d’anticorps anti-topoisomérase 1. Nous montrons l’effet bénéfique d’une injection préventive ou curative de CSM syngéniques, réduisant la fibrose cutanée et pulmonaire. Cet effet thérapeutique passe par une diminution de la réponse immune réduisant l’inflammation tissulaire et la production d’auto-anticorps, ainsi que par l’induction du remodelage tissulaire via l’activation de métalloprotéases, et l’augmentation des défenses anti-oxydantes. Un bénéfice similaire est obtenu lors d’approches allogénique et xénogénique. Les ASC présentent des capacités immunosuppressives et de remodelage supérieures aux CSM-MO.Discussion et conclusion : Nos travaux démontrent l’effet anti-fibrotique des CSM dans un modèle préclinique pertinent de ScS, mimant les formes diffuses et rapidement progressives de la maladie, pour lesquelles les besoins thérapeutiques sont importants. Le mode d’action pléiotropique des CSM, combinant propriétés anti-inflammatoires, pro-remodelage et anti-oxydantes, est prometteur en vue des applications cliniques à venir dans cette maladie.Mots-clés : sclérodermie systémique, cellules souches mésenchymateuses, HOCl
Systemic sclerosis (SSc) is a rare intractable disease characterized by skin fibrosis and autoimmunity. Diffuse and rapidly progressive SSc (d-SSc) is associated with life-threatening involvements such as lung fibrosis, where there still is an unmet medical need. Displaying immunomodulatory and antifibrotic properties, mesenchymal stem cells (MSC) are an attractive cure for SSc. In this study, we aim at evaluating the therapeutic potential of MSC in a preclinical model of d-ScS.Patients and Methods: We evaluated the effects of MSC infusion in the murine model of ScS-HOCl, based on repeated injections of hypochlorite (HOCl). We compared several approaches using MSC in a preventive and curative approach, in syngeneic, allogeneic and xenogeneic settings, and using MSC isolated from adipose tissue (ASC) or bone marrow (BM-MSC).Results: ScS-HOCl is close to d-ScS phenotype, leading to skin and lung fibrosis, together with anti-topoisomerase 1 antibody production. We show beneficial effects of a preventive or curative injection of syngeneic MSCs, reducing tissue fibrosis. Fibrosis reduction following MSC treatment involves immunosuppressive effects, tissue remodeling via metalloprotease activation, and anti-oxydant activity. Similar benefits are observed in allogeneic and xenogeneic settings. ASC display greater immunosuppressive and remodeling capacities than BM-MSCs.Discussion and conclusion: Our study demonstrates the anti-fibrotic effects of MSCs in a relevant preclinical model of ScS, mimicking diffuse and rapidly progressive ScS. Pleiotropic capabilities of MSCs, combining anti-inflammatory, remodeling and antioxidant properties, are promising for future clinical applications in this disease.Keywords: systemic sclerosis, mesenchymal stem cells, HOCl

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Pers, Yves-Marie. "Effet thérapeutique des cellules souches mésenchymateuses dans l'arthrose : mécanismes et translation clinique." Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTT045.

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Abstract:

Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) sont des cellules stromales présentes dans différents types de tissus. En plus de leur capacité à se différencier en plusieurs lignées (chondrocytes, adipocytes et ostéoblastes), les CSM présentent également des propriétés immunosuppressives. Bien que ces mécanismes soient loin d'être entièrement compris, leur capacité immunosuppressive a récemment été démontrée comme étant modulée par des miARN. L'arthrose est la forme la plus courante de maladies articulaires sans traitement curatif et se caractérise principalement par la dégradation du cartilage articulaire, avec des altérations osseuses sous-chondrales et une inflammation synoviale. Les CSM pourraient offrir un potentiel thérapeutique intéressant pour le traitement de l'arthrose.Nos travaux ont montré qu'une injection autologue de CSM d'origine adipeuse (ASC) dans une articulation arthrosique améliore la douleur et les niveaux fonctionnels chez les patients. Nous avons souligné la tolérance immunitaire systémique induite à la suite d'injections intra-articulaires d'ASC. Enfin, nous avons étudié le profil d'expression des miARN des CSM humaines lors de leur stimulation par des cellules mononuclées du sang préalablement activés. Nous avons identifié le miR-29a et le PSAT1 comme de nouveaux candidats pour réguler l'activité immunosuppressive médiée par les CSM
Mesenchymal Stem Cells (MSCs) are stromal cells present in a number of different tissue types. In addition to their ability to differentiate into multiple lineages (chondrocytes, adipocytes and osteoblasts), MSCs also display immunosuppressive properties. Whilst these mechanisms are far from fully understood, their immunosuppressive capacity has recently been shown to be modulated by miRNAs. OA is the most common form of joint diseases without curative treatment and mainly characterized by the degradation of articular cartilage, with subchondral bone alterations and synovial inflammation. MSC might provide therapeutic potential for treatment of OA.Here, we showed that an autologous injection of adipose-derived MSC (ASC) into an osteoarthritic joint improved pain and function levels in patients. We underscored the systemic immune tolerance induced following intra-articular injections of ASCs. Finally, we investigated the miRNA expression profile of human MSCs upon their stimulation by peripheral blood mononuclear cells. We identified miR-29a and PSAT1 as new candidates to regulate immunosuppressive activity mediated by MSCs

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Jego, Chloé. "Le rôle des cellules souches mésenchymateuses médullaires dans la leucémie myélomonocytaire chronique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS377/document.

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Abstract:

La leucémie myélomonocytaire chronique (LMMC) est une hémopathie myéloïde rare du sujet âgé. Les caractéristiques cliniques, génétiques et moléculaires de la maladie sont bien connues. L’expression très hétérogène de la maladie ne peut être expliquée par la seule hétérogénéité génétique du clone leucémique. Les altérations épigénétiques jouent manifestement un rôle important. Le rôle de facteurs extrinsèques issus du microenvironnement est plus obscur. La niche hématopoïétique est le siège d’interactions entre cellules. Deux schémas non-exclusifs d’altération primaire ou secondaire de la niche sont proposés. Le premier implique que l’émergence d’un clone hématopoïétique modifie son environnement. Le second postule que le premier évènement dans l’émergence d’une hémopathie clonale est une altération de l’environnement. Mon travail de thèse a étudié les altérations du microenvironnement médullaire chez les patients et leur impact sur la physiopathologie de la maladie selon 2 axes: 1) la mise au point d’un modèle murin de reconstitution de la niche hématopoïetique humaine et 2) la caractérisation des cellules souches mésenchymateuses des patients. Dans une première partie, j’ai transposé un modèle rapporté en 2016 à l’étude de la LMMC. Ce modèle de greffe de cellules médullaires humaines chez la souris immunodéprimée s’est avéré difficilement reproductible. Dans la seconde partie, j’ai analysé les cellules souches mésenchymateuses de patients atteints de LMMC. J’ai identifié la production excessive d’IGFBP2 (Insuline-like Growth Factor Binding Protein 2), conséquence probable d’une dérégulation épigénétique. Le séquençage des CSM à l’échelle unicellulaire a révélé une restriction de l’hétérogénéité de ces cellules dont une fraction seulement produit IGFBP2. Finalement, j’ai montré qu’IGFBP2 favorise la différenciation des progéni-teurs myéloïdes vers la lignée monocytaire. IGFBP2 pourrait donc contribuer à amplifier la monocytose caractéristique de cette maladie.En conclusion, la LMMC s’accompagne de modifications des cellules de la niche hématopoÏétique dont certaines produisent des quantités excessive d’IGFBP2. La recherche de l’origine de ce dérèglement et de son importance dans la progression de la maladie permettra d’évaluer l’intérêt potentiel d’une neutralisation de cette cytokine à des fins thérapeutiques
Chronic myelomonocytic leukemia (CMML, is a rare myeloid hemopathy of the elderly. Clinical, genetic and molecular characteristics of the disease are well-known. The highly heterogeneous expression of the disease can’t be solely explained by genetic heterogeneity of the leukemic clone. Epigenetic alterations obviously play an important role. However, the role of extrinsic factors from the medullar microenvironment in CMML physiopathology is still poorly understood. The hematopoietic niche hosts a lot of bi-directionnal interactions between cells. Two non-exclusive schemes of primary and secondary alterations of the niche can be proposed. First postulate implies that the emergence of a hematopoietic clone alters its environment. The second one supposes that the first event causing the emergence of a clonal hemopathy is an alteration of the environment. My PhD work consisted of studying medullar alterations in patients and their impact on CMML physiopathology upon 2 axes: 1) to set up a murine model of human hematopoietic niche reconstitution 2) to caracterise mesenchymal stem cells from CMML patient ex vivo. During the first part of my PhD, I adapted a model published in 2016 to CMML. This model of human MSC graft in immunodeficient mice proved to be hardly reproducible. During the second part, I analysed of CMML patients MSC. I identified an excessive production of IGFBP2 (Insuline-like Growth Factor Binding Protein 2) probably secondary to an epigenetic disregulation. Single cell RNA sequencing revealed a restriction of MSC heterogeneity of which only a fraction produces IGFBP2. Finally, I showed that IGFBP2 favors myeloid progenitors differenciation towards monocytic lineage. IGFBP2 could therefore contribute to the amplification of CMML characteristic monocytosis.To conclude, CMML goes along with modifications of hematopoietic niche cells, some of which produce excessive amounts of IGFBP2. Investigation on the origin of this alteration and its significance in disease progression should allow to evaluate the potential interest of its neutralization for therapeutic strategies

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Monsarrat, Paul. "Cellules souches, médecine régénérative et régénération parodontale." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30031/document.

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Abstract:

La première partie de ce travail introduit un nouveau concept d'analyse des enregistrements des essais cliniques et de la dynamique de leur évolution, aussi bien thématique que temporelle. Ce concept a été appliqué à la médecine régénérative, démontrant l'absence de corrélation entre la source de cellules souches et le champ d'application. Les pathologies odonto-stomatologiques sont très peu concernées par les essais cliniques en thérapie cellulaire par cellules souches. Pourtant les parodontites, pathologies immuno-infectieuses responsables de la destruction du tissu de soutien des dents, constituent un enjeu majeur de santé publique. Bien que les auteurs s'accordent sur la responsabilité de l'écologie immunitaire et microbienne dans la physiopathologie de la maladie, les raisons de la dysbiose, de la susceptibilité individuelle sont encore mal connues. La greffe de cellules stromales mésenchymateuses (CSM) permettrait le retour à l'homéostasie en favorisant l'activation des CSM endogènes. La deuxième partie de ce travail démontre que les parodontites ont été potentiellement associées avec 57 pathologies systémiques ; le registre des essais cliniques de l'Organisation Mondiale de la Santé ayant été analysé. L'efficacité et la sureté de l'utilisation des CSM pour la régénération parodontale dans des modèles animaux ont été également démontrées. Pourtant, les modèles utilisés souffraient de problèmes méthodologiques dont la faible représentativité physiopathologique des lésions parodontales générées. Cette deuxième partie apporte donc des données quant à l'efficacité des ASC (CSM du tissu adipeux) pour améliorer de manière quantitative et qualitative la régénération des tissus de soutien parodontaux dans un modèle murin où les lésions parodontales ont été générées par l'administration répétée de bactéries parodonto-pathogènes. Il s'agit donc d'un modèle dont la physiopathologie est plus proche de celle retrouvée chez l'Homme. Enfin, la deuxième partie démontre un effet antibactérien à large spectre des ASC dont l'effet est à la fois direct (effet macrophage-like) et indirect (via la sécrétion de facteurs antibactériens)
The first part of this work introduces a new concept of analysis of clinical trial records and the dynamics of their evolution, both thematic and temporal. This concept has been applied to regenerative medicine, showing the lack of correlation between the source of stem cells and the fields of application. The stomatognathic diseases are few involved in clinical trials for stem cells therapy. Yet periodontitis, immuno-infectious diseases responsible for the destruction of the tooth supporting tissues, are a major public health issue. While the authors agree on the responsibility of the immune and microbial ecology in the pathophysiology of the disease, the reasons for dysbiosis, individual susceptibilities, are still unclear. Graft of mesenchymal stromal cells (MSCs) would return to homeostasis by promoting the activation of endogenous MSCs. The second part of this work shows that periodontitis were potentially associated with 57 systemic diseases; the clinical trials registry of the World Health Organization have been analyzed. The efficacy and safety of the use of MSCs for periodontal regeneration in animal models have also been demonstrated. Yet the models suffered from methodological problems, periodontal lesions are few representative of the pathophysiology. This second part thus provides data on the effectiveness of ASC (CSM from adipose tissue) to improve quantitative and qualitative regeneration of periodontal supporting tissues in a mouse model where periodontal lesions were generated by repeated administration of parodonto-pathogenic bacteria. It is therefore a model whose pathophysiology is closer to that found in humans. Finally, the second part demonstrates broad antibacterial spectrum of ASC whose effect is both direct (macrophage-like effect) and indirect (via the secretion of antibacterial factors)

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Nakhle, Jean. "Transfert de mitochondries des cellules souches mésenchymateuses aux cellules souches de glioblastome : effets sur le métabolisme et la résistance à la chimiothérapie." Thesis, Montpellier, 2020. http://www.theses.fr/2020MONTT036.

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Abstract:

Les glioblastomes sont des tumeurs hétérogènes à haute plasticité métabolique. Leurmauvais pronostic est lié aux cellules souches de glioblastome (GSC) qui offrent unerésistance au traitement, en particulier au témozolomide (TMZ). Cette résistance estaggravée par le recrutement de cellules souches mésenchymateuses (CSM). Nous montronsque, suite à des interactions de type nanotubes, les MSC transfèrent des mitochondries auxGSC. Nous avons constaté que les mitochondries de MSC modifient la réponse métaboliquedes GSC au TMZ et augmentent la production de métabolites liés au cycle de Krebs ainsiqu’aux voies de synthèse du pentose phosphate et de la pyrimidine, ce qui était lié à unesurvie accrue des GSC. Une analyse RNA-seq a révélé que les mitochondries de MSCperturbent également la réponse transcriptionnelle des GSC en réponse au TMZ et conduisentà l'expression de gènes liés à la progression du cycle cellulaire. Nos données montrent que lestransferts de mitochondries qui proviennent des cellules du microenvironnement tumoralpeuvent modifier la réponse des cellules cancéreuses à la thérapie, tant au niveau dumétabolisme cellulaire que de l'expression des gènes
Glioblastomas are heterogeneous tumors with high metabolic plasticity. Their poor prognosisis linked to glioblastoma stem cells (GSCs) which provide resistance to therapy, in particularto temozolomide (TMZ). It is worsened with mesenchymal stem cells (MSCs) recruitment. Weshow that, following tunneling nanotubes interactions, MSCs transfer mitochondria to GSCs.We found that MSC mitochondria modify the metabolic response of GSCs to TMZ and increasethe production of metabolites linked to the TCA cycle, pentose phosphate and pyrimidinesynthesis pathways, which was linked to enhanced GSC survival. A RNA-seq analysis revealedthat MSC mitochondria also disrupt the GSC transcriptional response to TMZ and lead to theexpression of genes related to cell cycle progression. Together, our data show that themitochondria transfers that originate from cells of the tumor microenvironment can modifythe response of cancer cells to therapy, at both at the levels of cellular metabolism and geneexpression

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Leroy, Adrien. "Ingénierie tissulaire du ligament : association de copolymères dégradables et de cellules souches mésenchymateuses." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01022842.

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Abstract:

L'ingénierie tissulaire est une discipline récente aux enjeux ambitieux et prometteurs : la régénération de tissus ou d'organes lésés voire détruits en mettant à profit des connaissances et compétences dans différents domaines à l'interface de la chimie et de la biologie. Pour répondre à la demande d'alternatives aux techniques chirurgicales actuelles de réparation du ligament antérieur croisé, nous avons décidé d'appliquer l'ingénierie tissulaire à ce tissu en associant matrices en polymères dégradables et cellules souches mésenchymateuses (CSM). Dans un premier temps, nous avons donc travaillé à la synthèse de polymères adaptés à l'application en cherchant à mettre l'accent sur l'obtention de propriétés élastiques. De nouveaux élastomères dégradables obtenus par des approches originales de photoréticulation chimique de poly(lactide) (PLA) et de poly(ε-caprolactone) (PCL) par voie nitrène ou thiol-yne ont notamment été développés avec des résultats prometteurs. En parallèle, des copolymères thermoplastiques multiblocs à base de PLA et poloxamine ou poloxamère nous ont permis de mener une étude plus appliquée. Ces copolymères ont en effet montré, en particulier au cours d'une étude de dégradation in vitro de 7 semaines, des propriétés, notamment thermiques et mécaniques, qui en font d'eux des candidats intéressants pour le conception d'une matrice ligamentaire. C'est pourquoi ils ont été utilisés pour la conception de prototypes de matrices de régénération textiles dont les propriétés mécaniques se sont révélées être très proches de celles du ligament. Après avoir démontré l'excellente cytocompatibilité de ces matrices avec des CSM, nous avons finalement mené des expériences de différenciation in vitro de ces CSM et sommes parvenus à favoriser leur orientation vers un phénotype ligamentocytaire, notamment grâce à un procédé de stimulation mécanique cyclique des cellules ensemencées sur les matrices textiles.

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Massoudi, Ali. "Les cellules souches mésenchymateuses du tissu adipeux humain : étude de leur potentiel myogénique." Nice, 2007. http://www.theses.fr/2007NICE4012.

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Abstract:

Notre laboratoire a isolé à partir de tissu adipeux provenant de nouveau-né, une population de cellules souches mésenchymateuses, dénommé cellules hMADS (human Multipotent Adipose-tissue Derived Stem cells). Les cellules hMADS présentent à l’échelle clonale les propriétés fondamentales associées aux cellules souches telles que la multipotence et l’auto-renouvellement. Après extravasion, in vitro ou consécutive à leur transplantation dans un organe secondaire, les cellules souches mésenchymateuses pourraient se différencier en des types cellulaires inhabituels. Nos résultats antérieurs montraient en effet que les cellules hMADS pouvaient, après transplantation dans le muscle Tibialis anterior de la souris mdx, contribuer à la formation de myofibres contenant des noyaux humains et exprimant la dystrophine humaine. L’objectif de ce travail a été d’élucider le mécanisme par lequel les cellules hMADS contribuent à la formation de myofibre squelettique. Dans ce but, nous avons essayé « d’allumer » le programme myogénique en testant sur ces cellules de nombreuses conditions de culture. Seules les expériences de co-cultures avec des myoblastes ont permis de mettre en évidence la contribution des cellules hMADS à la formation de myotubes hybrides. Ces myotubes présentent un phénotype « normale » et expriment de nombreux gènes musculaires codés par les noyaux issus de la fusion de cellules hMADS, dont la dystrophine. Enfin, nous avons démontré que la conversion myogénique des cellules hMADS dans ces conditions n’était pas due à un processus de « détermination/différenciation », mais à une programmation subie des noyaux hMADS. Cette programmation se produirait après la fusion et nécessiterait l’action des facteurs de transcription myogénique (Myogenic Regulatory Factors) codés par les noyaux issus des myoblastes
Our laboratory has isolated from human infant adipose tissue, a mesenchymal stem cell population, named hMADS cells (human Multipotent Adipose-Derived Stem cells). HMADS cells exhibit at the single-cell level fundamental stem cell properties such self-renewal and multipotentiality. In addition, mesenchymal stem cells may have an intrinsic capacity to differentiate into supplementary cell types in culture or after transplantation. Previously we have shown that hMADS cells were able to restore dystrophin expression after transplantation in mdx mice. In the current study, we investigated the mechanism of skeletal muscle phenotype acquisition by hMADS cells. We first tested various culture conditions to induce an intrinsic myogenic program in hMADS cells. Myotube formation and muscle determination/differentiation factors, i. E. Pax7, myf-5, MyoD and myogenin were assessed. No myogenic conversion could be detected under these conditions. In contrast, when co-cultured with myoblasts, hMADS cells reproducibly contributed to hybrid myotube formation, expressed several muscle differentiation markers and had the ability to restore dystrophin expression in human dystrophic background. Interestingly, this myogenic conversion was not associated by the expression of key transcription factors for muscle determination/differentiation. Therefore, our results clearly demonstrated that acquisition of myogenic identity by hMADS cells did not occur via a bona fide determination/differentiation process. We propose a model of myogenic conversion of human mesenchymal stem cells derived from adipose tissue in which, only after fusion, transcription factors of myoblasts were able to program hMADS genome toward the skeletal muscle lineage

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Chagraoui, Jalila. "Microenvironnement hématopoïétique du foie foetal : caractérisation et relation avec les cellules souches mésenchymateuses." Paris 7, 2003. http://www.theses.fr/2003PA077022.

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Ferrand, Jonathan. "Helicobacter pylori dans un modèle de carcinogenèse gastrique impliquant les cellules souches mésenchymateuses." Thesis, Bordeaux 2, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR21627/document.

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Abstract:

L’infection par Helicobacter pylori touche environ la moitié de la population mondiale et est responsable de plusieurs pathologies gastrointestinales incluant l’adénocarcinome gastrique. Le développement récent d’un modèle d’étude chez l’animal a permis d’identifier la nature des cellules à l’origine de la transformation cancéreuse en réponse à l’infection chronique par Hélicobacter. Les cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse (MSC) seraient recrutées au niveau de la muqueuse gastrique afin de reconstituer, par un mécanisme de différenciation épithéliale, les glandes lésées par l’infection. L’adénocarcinome gastrique se développerait à partir des glandes reconstituées par les MSC. Les objectifs de ces travaux ont été d’analyser, in vitro par une approche séquentielle, les différentes étapes responsables de l’initiation tumorale incluant le recrutement des MSC au niveau gastrique, leur différenciation en cellules épithéliales et leur transformation tumorale lors de l’infection par H. pylori. Ces travaux ont tout d’abord démontré que les cellules épithéliales infectées par H. pylori peuvent recruter les MSC après sécrétion de certaines chimiokines. Nous avons ensuite montré que les MSC sont capables de fusionner avec les cellules épithéliales gastriques aboutissant à l’obtention de cellules épithéliales dérivées des MSC. Finalement, les interactions entre H. pylori et les MSC ont été étudiées et ont fourni des premiers éléments de compréhension des mécanismes de l’initiation tumorale. Nos résultats permettent de mieux comprendre le mécanisme physiopathologique de l’adénocarcinome gastrique et seront utiles à la compréhension d’autres cancers dans lesquels le rôle des MSC comme cellules initiatrices de tumeur est suggéré
Helicobacter pylori infection is found in about half of the world population and can induce several gastrointestinal pathologies including gastric adenocarcinoma. An animal model recently led to the hypothesis of a cellular origin for the cancer initiating cells after Helicobacter infection. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSC) are believed to be recruited in the gastric mucosa in order to repair the damages due to infection, by an epithelial differentiation. Gastric carcinoma may rise from MSC reconstituted gastric glands. This study aimed to analyze, by sequential in vitro approaches, the different steps allowing tumor initiation including MSC recruitment by infected epithelial cells, epithelial differentiation of MSC, and cancer marker appearance after H. pylori infection. We first demonstrated that H. pylori infected epithelial cells may recruit MSC by a secretion of cytokines. We then showed that MSC fuse with gastric epithelial cells leading to MSC-derived epithelial cells. Finally, we studied the interaction between H. pylori and epithelial cells providing a preliminary explanation for cancer initiation. Our results allow a better understanding of gastric adenocarcinoma pathophysiology and will be helpful for the understanding of other cancers in which the role of MSC as cancer initiating cells is suspected

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Laydi, Fatima Ezzahra. "Effet de la nature des biomatériaux sur la différenciation des cellules souches mésenchymateuses." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0165/document.

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Abstract:

En ingénierie tissulaire, les biomatériaux, les cellules et l'induction de la différenciation, sont des facteurs à prendre en compte. L'objectif de cette étude est de connaitre l'effet de la nature des biomatériaux et leurs propriétés mécaniques sur la différenciation des cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse. Dans un premier temps, nous avons étudié l'effet d'un biomatériau de nature protéique (le collagène de type I) supplémenté en microparticules d'hydroxyaptatite (HAP). Nous avons constaté que l'ajout d'HAP améliore les propriétés mécaniques de ce biomatériau et engage la différenciation des cellules vers des phénotypes ostéoarticulaires. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l'effet d'un biomatériau à base d'alginate supplémenté par de l'acide hyaluronique ou des microparticules d'HAP, en utilisant un plan d'expériences pour choisir les matrices convenables pour l'étude biologique en fonction de leurs propriétés mécaniques. Nous avons constaté que les composants de ce biomatériau ont un effet sur l'élasticité de ce dernier et sur la différenciation des cellules souches mésenchymateuses. En conclusion, cette étude montre que les cellules souches mésenchymateuses sont sensibles à la composition du biomatériau et ses propriétés mécaniques
In tissue engineering, biomaterials, cells and the induction of cell differentiation are factors to be studied. The aim of this study is to know the effect of biomaterials composition and mechanical properties on the differentiation of mesenchymal stem cells from bone marrow. At first, we studied the effect of a protein biomaterial (collagen type I) supplemented with hydroxyaptatite (HAP) particles. We found that the addition of HAP improves the mechanical properties of the biomaterial and conditione cell differentiation towards osteoarticular lineages. In a second step, we studied the effect of biomaterial composed of alginate supplemented with hyaluronic acid or HAP particles, using an experimental design to select suitable matrices for biological study based on their mechanical properties. We found that the components of this biomaterial have an effect on elasticity of the latter and the differentiation of mesenchymal stem cells. In conclusion, this study shows that mesenchymal stem cells are sensitive to the composition of the biomaterial and its mechanical properties

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Uzunhan, Yurdagül. "Effet des cellules souches mésenchymateuses dans les altérations épithéliales alvéolaires induites par l'hypoxie." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2015. http://www.theses.fr/2015USPCD103/document.

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Abstract:

La fibrose pulmonaire idiopathique (FPI) et le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) de l’adulte constituent des affections sévères et létales du poumon profond associées à une hypoxie alvéolaire, pour lesquelles les ressources thérapeutiques sont limitées. La thérapie cellulaire utilisant des cellules souches mésenchymateuses humaines (CSMh) est actuellement envisagée dans ces pathologies, mais les mécanismes d’action des CSMh restent à élucider. Nous avons testé in vitro l’hypothèse selon laquelle les CSMh pourraient exercer un effet cytoprotecteur paracrine sur les cellules épithéliales alvéolaires (CEA) soumises à l’hypoxie.Dans une première étude, nous avons montré que l’exposition aiguë de CSMh dérivées de moelle osseuse à un environnement inflammatoire (traitement par cytomix constitué de TNFα, d’Interféron Ƴ et d’Interleukine 1β) et hypoxique (3% O₂) mimant le microenvironnement alvéolaire du SDRA ne modifiait pas le phénotype ou la viabilité des cellules mais induisait des modifications de leur secretome, notamment de facteurs connus pour réguler le transport trans-épithélial alvéolaire de sodium (Na) et la réabsorption de l’oedème alvéolaire : IL1-ra, PGE2 et KGF. Le milieu de culture des CSMh (MC-CSMh), qu’il soit obtenu en normoxie ou en hypoxie-cytomix, prévenait l’augmentation de la perméabilité épithéliale des CEA primaires de rat cultivées sur support semi-perméable et exposées à l’hypoxie et au cytomix. Le MC-CSMh provenant de CSMh cultivées en normoxie prévenait l’inhibition du transport transépithélial alvéolaire de Na en restaurant l’expression à la surface de la sous-unité α du canal sodique épithélial ENaC, tandis que le MC-CSMh obtenu sous hypoxie-cytomix n’avait pas d’effet protecteur. La sécrétion de Keratinocyte Growth Factor (KGF) par les CSMh était indispensable à leur effet protecteur.Dans une seconde étude, nous avons montré qu’une exposition prolongée à l’hypoxie telle que rencontrée au cours de la FPI induisait des modifications phénotypiques des CEA de rat évocatrices de transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) avec perte progressive d’expression des marqueurs épithéliaux (TTF1, AQP5, ZO-1 et E-Cadhérine) couplée à l’apparition tardive de marqueurs mésenchymateux (α -SMA et Vimentine). Ces modifications phénotypiques s’accompagnaient de l’expression à la phase initiale de l’hypoxie de facteurs de transcription impliqués dans la TEM (SNAI1, TWIST1 et ZEB1) ou induits par l’hypoxie (HIF-1α et HIF-2α et de protéines induisant la TEM (TGFβ1 et CTGF). La co-culture des CEA avec des CSMh en fond de puits prévenait les modifications phénotypiques induites par l’hypoxie ainsi que l’expression des facteurs pro-TEM TWIST1, ZEB1, TGFβ1 et CTGF. Là encore, le KGF était au moins en partie responsable des effets protecteurs des CSMh.Ces deux études indiquent que les CSMh sont susceptibles d’exercer des effets cytoprotecteurs paracrines vis-à-vis des CEA soumises à l’hypoxie aiguë ou prolongée, en limitant d’une part les effets de délétères de l’hypoxie sur les propriétés de transport vectoriel de Na et en prévenant d’autre part les modifications phénotypiques évocatrices de TEM. La sécrétion par les CSMh de KGF, facteur de croissance épithélial bien connu pour ses effets bénéfiques sur les CEA, explique en partie les effets protecteurs paracrines des CSMh. Nos résultats suggèrent que les effets cytoprotecteurs des CSMh vis-à-vis des CEA pourraient contribuer aux effets bénéfiques des CSMh observés in vivo dans différents modèles animaux d’agressions alvéolaires aiguës ou à tendance fibrosante
Non communiqué

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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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Perrot, Pierre. "Ostéosarcome, cellules souches mésenchymateuses, tissu adipeux : interactions dans des approches de reconstruction tissulaire." Nantes, 2010. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=4849d2c3-47e3-42ac-9154-21dc22cf949a.

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Abstract:

La réponse au traitement de référence de l'ostéosarcome (chimiothérapie et chirurgie) est insuffisante. Nous avons proposé d'utiliser les cellules souches mésenchymateuses (CSM) comme vecteur de molécules anti-résorption osseuse telles que l'ostéoprotégérine (OPG) ou le récepteur activateur de NF-kB (Rank) sous une forme soluble (Rank-Fc). Par leurs propriétés de différenciation vers la voie ostéoblastique, ces cellules pourraient également participer à la reconstruction du tissu osseux souvent dégradé près du site tumoral. Une des questions les plus controversées concerne le pouvoir inhibiteur ou stimulateur des CSM sur la croissance tumorale, qui semble variable selon l'origine des CSM utilisées, le site de la tumeur et le type de cellules tumorales employées. Concernant l'ostéosarcome, nos résultats montrent soit un effet pro-tumoral, soit un effet pro-métastatique. Les cellules d'origine mésenchymateuses semblent jouer un rôle central dans le microenvironnement des cellules tumorales. Elles pourraient être responsables des récidives locales tardives ou des évolutions métastatiques différées. Un cas clinique de récidive locale tardive d'ostéosarcome 13 ans après la pathologie initiale et 18 mois après lipomodelage de la région concernée a été observé au CHU de Nantes. L'injection de graisse autologue à proximité de cellules quiescentes potentiellement tumorales provoque une modification majeure du microenvironnement (apport d’adipocytes et d'Ad-CSM, sécrétant de multiples cytokines), ce qui conduit à se poser la question de l'innocuité du lipomodelage dans un contexte post-tumoral
The response to standard treatment for osteosarcoma (chemotherapy and surgery) is insufficient. The mesenchymal stem cells (MSCs) or osteoblast precursors may be used as vectors to produce anti-bone resorption molecules like osteoprotegerin (OPG) or receptor activator of NF-kB (RANK) soluble form (Rank -Fc). Due to their properties to differentiate into osteoblats, these cells could also participate in the reconstruction of bone tissue often damaged near the tumor site. One of the most controversial issues concerns the pro-tumor or anti-tumor effect of MSCs depending on either MSC origin or tumor type. On osteosarcoma, our results show either a local pro-tumor effect or a pro-metastatic effect. The MSCs seem to play a central role in the microenvironment of tumor cells. They may be responsible for late local recurrence or metastatic developments delayed. We report a clinical case of late local recurrence of osteosarcoma 13 years after the initial disease and 18 months after lipofilling. The autologous fat injection causes a major modification of the microenvironment of potential quiescent tumor cells. The intake of fat cells and Ad-CSM secreting multiple cytokines may influence the tumor progression and metastasis, this which leads to the question of the safety of lipofilling in a post-neoplasic context

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Mouiseddine, Moubarak. "Utilisation des cellules souches mésenchymateuses humaines dans le traitement des atteintes tissulaires radio-induites." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2008. http://www.theses.fr/2008VERS0038.

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Abstract:

Les rayonnements ionisants peuvent induire des effets toxiques sur l'organisme. Ils entraînent des modifications physiologiques des tissus et/ou organes pouvant être létales. L'intestin est le premier tissu concerné par ces complications. L'irradiation induit une perturbation de l'absorption intestinale et une perte de l'intégrité de l'intestin. Les effets physiopathologiques radio-induits sur l'intestin peuvent entraîner des effets sur d’autres tissus ou organes comme le foie. Les traitements actuels n'ont qu’une efficacité limitée ou ne sont pas toujours adaptés aux atteintes du système gastro-intestinal. En effet, dans ce type d'atteintes l'hétérogénéité des systèmes concernés et la gravité des lésions compliquent la prescription médicale. Notre but est de montrer que la thérapie cellulaire par les cellules souches mésenchymateuses (CSM) humaines constitue une voix de recours efficace pour ce type d'atteintes. Nos travaux montrent que les CSM sont des cellules multipotentes possédant une expression hétérogènes de molécules. Ces cellules sont capables de s’implanter dans différents tissus dans un modèle de souris irradiée. Nous avons montré que les CSM sont capables de restaurer l’intestin altéré par l’irradiation. De même nous avons observé que via leur action sur l’intestin, les CSM peuvent indirectement rétablir l'intégrité du foie
Ionising radiation can induce toxic effects on body. They provoke physiological modifications of tissues and organs which can be lethal. Total body irradiation or local abdominal irradiation can induce serious complications. Intestine is the first tissue concerned by these side effects. Radiation induces malabsorption of the intestine and lost of it integrity. Radio-induced physiopatological effects on intestine could lead to distant effects on other tissues and organs such as liver. The actual treatments have a limited efficiency or are not adapted to gastro-intestinal damages. Indeed, in this type of lesions, the heterogeneous systems which are concerned and the gravity of lesions complicate the medical care. Our purpose is to show that cell therapy using human mesenchymal stem cells (MSC) constitutes resolution in this type of illness. Our works show that MSC are multipotent and have heterogeneous expression of molecules. These cells are able to establish its selves in many organs and tissues after injection into irradiated mouse model. Thus we have shown that MSC can prevent the small intestine from radio-induced damages. Indeed we demonstrate that through their action on gut, MSC can indirectly restore hepatic integrity

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Selmani, Zohair. "Investigation au niveau de la caractérisation phénotypique et fonctionnelle des cellules souches mésenchymateuses natives et cultivées de moelle osseuse." Besançon, 2008. http://www.theses.fr/2008BESA3003.

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Abstract:

Pendant la décennie passée, le champ d'étude sur les cellules souches mésenchymateuses (CSM) de moelle osseuse a considérablement augmenté, motivé par leurs applications en médecine régénérative. Aujourd'hui, nous distinguons deux types de CSM : les cellules fraîchement isolées par sélection directe, dont le phénotype est proche de celui retrouvé in vivo (CSM natives ou CSMn), et les cellules obtenues après expansion in vitro des CSMn : les CSM cultivées (CSMc). Contrairement aux CSMc, il existe peu de données sur les CSMn, et l'aspect immunosupresseur des CSMc n'a pas encore été totalement élucidé. - Grâce à un tri immunomagnétique dirigé contre la molécule CD49a (protéine fortement conservée entre les espèces), nous avons pu préciser le caractère souche des CSMn murines et humaines. Les cellules ainsi isolées expriment des marqueurs d'immaturité comme le CD133, c-kit ou Sca-1. Ainsi, le tri via le CD49a est un bon moyen pour enrichir les CSMn aussi bien chez le murin que chez l'humain. - Dans un deuxième temps, nous avons aussi tenté de déterminer si les CSMn étaient mobilisées dans le sang périphérique comme les progéniteurs endothéliaux (PE) chez des patients traités par un agent mobilisateur : les statines. Les résultats ont montré qu'il n'y avait pas de CSMn circulantes dans le sang contrairement aux PE. - Enfin, nous avons démontré pour la première fois l'expression par les CSMc de la molécule immunosuppressive HLA-G5 et montré son implication significative dans l'induction de lymphocytes T régulateurs, dans l'inhibition de la prolifération T en condition allogénique, et dans l'inhibition de la lyse des cellules NK. Par ailleurs, cette inhibition dépendante de l 'IL-10 nécessite un contact cellulaire. - Nos résultats ont donc permis d'obtenir de nouvelles données phénotypiques et fonctionnelles des CSMn et CSMc. Ces données faciliteront la compréhension des mécanismes régénératifs et immunomodulateurs des CSM
During the previous decade our knowledge of mesenchymal stem cells (MSC) bas been stimulated by their application in regenerative medecine. Today we can distinguish two types of MSC : fresh cells (MSCn), which are enriched directly from bone marrow and resemble more closely to in vivo MSC ; the second type (MSCc) can be obtained after isolation and in vitro expansion of MSCn. Here we have characterized MSCn and investigated the immunosuppressive potential of MSCc. - Due to our ability to isolate MSCn by immunomagnetic separation using an antibody against CD49a (highly conserved protein between species), we have been able to characterize MSCn from different species showing that they express common stem cell markeTs such as CD133, c-kit and Sca-1 (murine). - Secondly, we showed that in contrast to endothelial progenitors (PE), MSCn are not mobilized into the peripheral blood of patients treated by statins. - Lastly, we demonstrated for the first time that MSCc express the immunosuppressive molecule HLA-G5. This molecule is implicated in the induction of regulatory T-cells, is able also to both inhibit the proliferation of allogeneic T cells and prevent NK cells lysis. Moreover, these properties were shown to be dependent on cell contact and IL-10 expression. - ln summary this work shed light on the functional and phenotypic properties of mesenchymal stem cells

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Fioretti, Florence. "Contribution à l'étude de cellules humaines mésenchymateuses à des fins de reconstruction tissulaire." Paris 5, 2007. http://www.theses.fr/2007PA05M001.

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Abstract:

Dans notre travail, nous avons montré que dans un modèle de culture tridimensionnelle (lattis de collagène), les fibroblastes gingivaux, les fibroblastes dermiques et les cellules souches mésenchymateuses issues de la moelle osseuse humaine ont toutes les trois la capacité de remodeler la matrice extracellulaire dans laquelle elles ont été placées. Les trois types cellulaires ont un comportement quant à l'expression de macromolécules conjonctives (collagène de type I, III et fibrilline-1) et quant à l'expression de métalloprotéases (MMP-1, MMP-2 et MMP-9) et de leur inhibiteurs tissulaires spécifiques (TIMP-1 et TIMP-2). De plus, dans notre modèle de culture tridimensionnelle, les cellules issues de la moelle osseuse (CSMs) adopte un phénotype fibroblastiques / myofibroblastique, ce qui nous conduit à considérer ces cellules comme étant une nouvelle source cellulaire qui pourrait conduire à l'obtention in vitro de derme et/ou de tissu conjonctif gingival équivalent. Si dans un deuxième temps, on ensemence des cellules keratinocytaires sur ces tissus reconstruits, l'obtention de tissus (peau, gencive) greffables chez l'homme pourrait être envisageable. Leur utilisation pourrait s'appliquer par exemple aux grands brulés ou aux patients atteints d'épidermolyse ; chez qui l'atteinte de ces structures entame le pronostic vital. De plus, ces tissus reconstruits, avec une quantité de cellules mésenchymateuses appropriée à chaque type tissulaire sont des outils permettant de cerner les mécanismes cellulaires et moléculaires mis en jeu par exemple dans les différentes phases de restructuration après un traumatisme
In this work, conducted mainly on three dimensional culture (collagen lattice), we demonstrated that human dermal and gingival fibroblasts as well as mesenchymal stem cells (MSCs) from human bone marrow were able to remodel the matrix in which they were incorporated. MSCs, dermal and gingival fibroblasts act in a similar way concerning macromolecules expression and synthesis (collagen types I,III, fibrillin-1), metalloproteinases (MMP-1, MMP-2, MMP-9) and tissue inhibitor of metalloproteinases (TIMP-1, TIMP2). Furthermore, in our hands, MSCs adopt a fibroblasts / myofibroblasts like phenotype, and thus can be considered a useful cellular source to build in vitro dermal or gingival equivalent tissue. Such a tissue equivalent after keratinocytes seeding could be beneficial with parents after trauma for exemple large burns or with patients suffering from epidermolysis for whom tissular lesions wear down the vital prognosis. Lastly, these bioengineered tissues containing appropriate cell number characteristic of a given tissue are a powerful tool for studying molecular and cellular mecanisms bring into play for exemple during phases of tissue regeneration after wound healin

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Larguech, Gaithallah. "Effets de la Laminarine sur les cellules souches mésenchymateuses : impact sur la différentiation chondrogénique." Thesis, Orléans, 2017. http://www.theses.fr/2017ORLE2018.

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Abstract:

Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) de la moelle osseuse ont été intensivement étudiées pour leur capacité de régénération et leurs propriétés immunomodulatrices. Beaucoup d’études ont montré que la thérapie qui utilise les CSM améliore les fonctions de tissu ostéo-articulaire particulièrement le cartilage en vue de leur capacité de différenciation en chondrocytes. Les CSM présentent un certain nombre d'avantages pour la médecine régénérative, ces cellules peuvent être facilement isolées et multipliées en culture pour obtenir un nombre approprié pour la thérapie cellulaire. De plus, elles ont une faible immunogénicité, ce que les rende aptes à la transplantation allogénique. Depuis les années 1960, de nombreuses études ont souligné les propriétés médicinales des polysaccharides notamment les β-glucanes qui ont une place particulière du fait de leurs effets immunostimulants. L’objectif de notre travail était de mettre en évidence les capacités d’un β-glucane particulier, la laminarine, sur la prolifération et la différenciation des CSM dans la perspective d’applications dans l’arthrose. Les CSM ont été cultivés dans les milieux de croissance et de différenciation chondrocytaire. La viabilité et l'apoptose des cellules ont été explorées par le comptage, les tests MTT et la coloration à l'annexine V. En outre, l'analyse des protéines spécifiques de la prolifération a été effectuée par le western blott. De plus, l'expression des marqueurs spécifiques des CSM et des chondrocytes a été étudiée à l'aide de la RT-qPCR et de l’immunofluorescence. Nos résultats ont démontré que la stimulation des CSM à la laminarine avec la dose de 1 mg/ml soit en condition de culture de croissance basique ou en chondrogenèse a inhibé la prolifération des cellules sans induire leur apoptose. Encore, dans les conditions de culture chondrogénique, la laminarine à une dose similaire a empêché la différenciation des CSM en chondrocytes
Mesenchymal stems cells (MSCs) are a population of multipotent cells residing in several readily available adult tissue compartments, thus allowing for their ex vivo expansion. MSCs have a reliable potential for differentiation (plasticity) into cells of the mesodermal lineage (chondrocytes, osteoblasts, adipocytes). Bone marrow-derived MSCs have been a focus of stem cell research in light of their relative ease of isolation and expansion and of their high potential for differentiation. Herein, the aim of the present PhD is to explore the potential of a β-glucan (laminarin) on Mesenchymal stem cell proliferation and differentiation for future benefit for osteoarthritis treatment. MSCs were cultured in MSC growth and chondrogenic differentiation mediums. Cells viability and apoptosis were explored by cell count, MTT assays and Annexin V staining. In addition, Analysis of the specific protein of cell proliferation was performed by western blott. Furthermore, mRNA and protein expression of specifics markers for MSCs and chondrocytes were studied using qPCR and immunofluorescence. Our results demonstrated that stimulation of MSC with laminarin at a dose of 1 mg/ml in either basic growth culture or chondrogenesis inhibited cell proliferation without inducing their apoptosis. Furthermore, under chondrogenic culture conditions, laminarin at a similar dose prevented the differentiation of MSC into chondrocytes

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Che, Thi Cam Ha. "Effets des cellules souches mésenchymateuses sur la cancérogenèse colique chimio-induite chez le rat." Paris 7, 2010. http://www.theses.fr/2010PA077147.

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Le but de ce travail était de montrer dans un modèle animal l'innocuité d'un traitement de thérapie cellulaire pour la réparation des tissus dans un contexte de cancer. Nous avons choisi le modèle de carcinogénèse colique induite chez le rat par instillations intra-rectales de MNNG (N-Méthyl-N'-Nitro-N-Nitrosoguanidine). Dans le côlon, la MNNG induit une augmentation de l'épaisseur de la muqueuse ainsi que des taux de MCP-1, de l'IL-6 et de la fibronectine. Nous avons caractérisé les tumeurs obtenues (1) in vivo par endoscopie et tomographie à émission de positrons (TEP) (2) après autopsie par histologie immunohistologie et dosage ELIS A. Dans ce modèle, nous avons étudié l'influence de CSM-GFP (purifiées à partir de moelle osseuse de rats transgéniques pour la GFP) injectées par voie veineuse 4 et 6 semaines après le début du traitement à la MNNG. Les CSM-GFP ont été identifiées par immunofluorescence dans le chorion des côlons 6 jours après injection, mais pas aux temps tardifs. Trente-deux semaines après traitement à la MNNG, le nombre de rats porteurs de tumeurs était significativement plus faible dans le lot de rats injectés avec des CSM-GFP. Ce résultat était confirmé après 52 semaines. Par ailleurs, les CSM accentuent l'effet de la MNNG sur l'épaisseur du côlon, et en particulier de l'épithélium, suggérant une intensification du processus de réparation et de prolifération après agression par le carcinogène. Les résultats suggèrent une action précoce mais durable des CSM, Notre hypothèse est que les CSM favorisent le rétablissement d'un micro-environnement favorable après l'agression de la muqueuse par le carcinogène, freinant ainsi le processus de cancérisation
The aim of this work was to evaluate in an animal model the harmlessness of cell therapy for tissue repair in a cancer environment. For that purpose, we induced colon carcinogenesis by intrarectal instillations of MNNG (N-Methyl-N'-Nitro-N-Nitrosoguanidine) in the rat. The MNNG induce an increase in the thickness of colon mucosa, as well as of the content in MCP-1, IL-6 and flbronectin. We have characterized the tumors (1) in vivo by endoscopy and PET scanning, (2) after autopsy by histology and immunohistology and ELIS A assay of proteins. In this model, we studied the influence of mesenchymal stem cells (MSC) obtained from bone marrow of rats transgenic for fluorescent protein GFP. MSC were injected intraveinously 4 and 6 weeks after initiating MNNG treatment of rats. The MSC-GFP were traced by immunofluorescence and identified in the chorion of colonic epithelium 6 days after injection, but not thereafter. Thirty-two weeks after MNNG treatment, the number of rats bearing tumors was significatively lower in the MSC-treated batch, as compared to MNNG alone. This resuit was confirmed after 52 weeks. On the other hand, MSC injections increased the effect of MNNG on the thickness of mucosa, especially epithelium, suggesting an intensification of tissue repair process after the attack by the carcinogen. The results suggest an early but ongoing action of MSC. Our hypothesis is that MSC contribute to thé restoration of a favourable micro-environment after mucosa lesion by MNNG therefore slowing cancer development

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Gindraux, Florelle. "Application des cellules souches mésenchymateuses dans la réparation osseuse : étude expérimentale et potentiel thérapeutique." Besançon, 2007. http://www.theses.fr/2007BESA3703.

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Abstract:

Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) sont des cellules capables de générer des cellules différenciées du mésenchyme : ostéoblastes, adipocytes, stromacytes de moelle osseuse (MO),. . . Les CSM sont retrouvées chez l'adulte au niveau de la MO, du tissu adipeux, du muscle,. . . Les essais décrits dans ce rapport consistent à mettre au point un produit de thérapie cellulaire destiné à la réparation osseuse en associant un potentiel " cellule souche " à un biomatériau. Les premiers travaux, réalisés à l'IBTC (Ingénierie et Biologie Cellulaire et Tissulaire) de Besançon sous la direction du Pr Hervé et du Pr Deschaseaux, ont consisté à étudier les CSM issues de MO, tissu de prédilection. Nous avons pour cela sélectionné les CSM de MO humaine à l'aide d'un tri immunomagnétique afin de pouvoir les caractériser in vitro plus aisément. Nous avons ensuite adapté le tri immunomagnétique des CSM à la MO de souris afin de pouvoir étudier le potentiel ostéogénique in vivo des CSM triées dans un : i) Modèle d'inflammation tissulaire : greffe syngénique de CSM triées par injection intraveineuse chez des souris irradiées de manière létale ; ii) Modèle d'ostéogénie (greffe en sous-cutanée) : association de CSM triées à une céramique de synthèse biphasée hydroxyapatite/tricalcium de phosphate (Triosite®, Zimmer, Biomatlante). Les résultats ont montré que les CSM triées étaient capables de se localiser dans la MO des souris irradiées et de perdurer trois mois après la greffe. Les résultats d'ostéogénie ont montré que la céramique biphasée n'a pas répondu au cahier des charges. Les travaux réalisés dans un second temps, au sein de la société TBF (Tissue Bank of France, Mions (69)) sous la direction des Drs Barnouin et Laganier, ont consisté à sélectionner et ostéo-différencier les CSM issues de tissu adipeux humain, tissu disponible en quantité illimité et dont le prélèvement engendre peu ou pas de morbidité. Les CSM ont été cultivées sur une allogreffe osseuse humaine viroinactivée, lyophilisée et radiostérilisée (Phoenix®, TBF) en milieu de culture ostéoinducteur. Les résultats ont montré que ce substitut osseux était très bien toléré par les CSM qui étaient capables de générer localement un tissu minéralisé. Les essais suivants ont consisté à tester le potentiel d'ostéogénie des CSM humaines cultivées sur l'allogreffe osseuse Phoenix® en milieu ostéoinducteur et implantées en intra-musculaire chez le rat nude (xénogreffe). Les résultats ont montré que les CSM humaines étaient capables de produire du collagène de type I principalement localisé au niveau d'un tissu de type ostéoblastique. Pour mimer un protocole de thérapie cellulaire de réparation osseuse, les CSM issues de tissu adipeux de lapin ont été cultivées à une allogreffe osseuse de lapin en milieu ostéoinducteur et implantées dans un défaut osseux crânien. Les résultats ont montré la présence d'un tissu néoformé osseux pour les défauts osseux comblés à l'aide d'allogreffe associée aux CSM par rapport à l'allogreffe seule. L'ensemble de ces données nous a permis de sélectionner le tissu adipeux comme source de CSM et l'allogreffe osseuse comme support propice à la reconstruction osseuse dans un protocole de thérapie cellulaire. Un modèle de réparation osseuse associant les CSM issues de tissu adipeux et l'allogreffe osseuse est actuellement développé chez le gros animal (brebis) en collaboration avec le Dr Petite
Mesenchymal stem cells (MSC) are able to generate mesenchyme differentiated cells : osteoblasts, adipocytes, bone marrow (BM), stromacytes,. . . MSC are found in adult's BM, adipose tissue, muscle. . . This study consists elaborating a cell therapy product for bone repair by associating a " stem cell potential " to a biomaterial. This work, initialized at Besançon ITBC (Ingénierie et Biologie Cellulaire et Tissulaire) under the direction of Pr Hervé et Dr Deschaseaux, consisted to study MSC from BM, predilection tissue. We have directly selected MSC from human BM by using an immunomagnetic cell sorting to facilitate in vitro characterization. We have then adapted this cell sorting to rodent BM in order to study in vivo osteogenic potential MSC in : i) Tissue inflammation model : syngenic administration of MSC by intravenous infusion in lethal irradiated mice ; ii) Osteogenic model (subcutaneous implantation) : association of sorted MSC to a bi-phasic synthetic hydroxyapatite/tricalcium phosphate ceramic (Triosite®, Zimmer, Biomatlante). Results have shown that selected MSC were able to homing into irradiated mice BM and to endure three months after administration. Osteogenic results have shown that biphasic ceramic did not allow efficient bone reconstruction. The study, secondly performed at the TBF company (Tissue Bank of France, Mions (69)) under the direction of Drs Barnouin and Laganier, consisted to select and osteo-differentiated MSC from human adipose tissue, tissue available in unlimited quantity and whose collection generates little or no morbidity. The MSC were cultivated on viroinactived, lyophilized and radiosterilized human bone allograft (Phoenix®, TBF) in osteoinduction medium. Results have shown that this bone substitute was efficiently tolerated by MSC which were able to locally generate a mineralized tissue. We have then evaluated the osteogenic potential of MSC cultivated on bone allograft in osteoinduction conditions and intramusculary implanted in nude rat (xenograft). Results have shown that human MSC were able to produce type I collagen preferentially localized in osteoblastic tissue. To elaborate a cell therapy protocol for bone repair, MSC were selected from rabbit adipose tissue and cultivated on bone allograft in osteoinduction conditions and implanted in a bone cranial defect. Results have shown osteoblastic tissue only in the defect filled with bone allograft and MSC in comparison with the defect filled with bone allograft alone. This study allowed us to choose adipose tissue as MSC source and bone allograft as an efficient support for bone repair by tissue engineering. A bone repair model associating MSC from adipose tissue and bone allograft is currently developed in the large animal model (sheep) with Dr Petite

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Margossian, Talar. "Caractérisation des cellules souches mésenchymateuses du sang placentaire et de la gelée de Wharton." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0030/document.

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Abstract:

Les cellules souches suscitent de grands espoirs pour la thérapie cellulaire et l'ingénierie tissulaire. Les CSM du tissus foetaux (sang placentaire et gelée de Wharton du cordon ombilical), à l'origine d'épiblaste embryonnaire, sont considérées comme plus primitives que les CSM provenant de sources adultes. Les conditions de culture ayant un impact sur le comportement des cellules, dans notre étude, nous avons exploré l'effet de la concentration de l'oxygène sur l'expansion, l'immunophénotypage et la différenciation de ces cellules. L'objectif de ce travail est d'identifier la méthode optimale d'isolation des CSM issues de tissus foetaux. Compte tenu du faible taux de succès dans l'isolement des CSM extraites du sang placentaire, nous nous sommes dirigés vers les CSM-GW. Nous y avons déterminé in situ, les marqueurs spécifiques exprimés dans la gelée de Wharton et à la périphérie. Des études sur la morphologie, la cinétique de croissance, et sur l'expression phénotypique des marqueurs de surface, des CSM-GW, ont été effectuées sur une longue durée (7 passages) à différentes conditions de culture. Nous avons montré que la GW est composée d'une abondante matrice extracellulaire riche en collagènes et glycosaminoglycannes et que les cellules possèdent un phénotype variable selon leur localisation dans la gelée. Ce tissu est capable de fournir une quantité importante de CSM (6,7x105 Cs/cm de cordon) qui gardent une morphologie constante. Enfin, quel que soit le passage, la concentration de l'oxygène ne semble pas avoir d'effet sur le phénotype des cellules. En revanche, une faible teneur en oxygène durant l'expansion semble diminuer le temps de doublement des cellules, favoriser la chondrogénèse et inhiber la différenciation ostéogénique. Enfin, quelles que soient les conditions de culture, la différenciation adipogénique des CSM-GW semble difficile à obtenir
Stem cells are the hopes for cell therapy and tissue engineering. MSCs from fetal tissue (umbilical cord blood and WJ), which are a source of embryonic epiblast grow relatively faster comparing to other adult sources. The culture condition can affect cell behavior. In our study, we explored the effect of oxygen concentration on the expansion, immunophenotyping, and differentiation of these cells. The aim of this work is to identify the optimal method for isolation of MSCs derived from fetal tissue. Given the low rate of success in the isolation of MSCs from cord blood, we headed to WJ-MSCs. We have determined in siu, the specific markers expressed in the WJ and in the perivascular region. Studies on the morphology growth kinetics, and phenotypic expression of surface makers of MSCs isolated from WJ were made over a long period (7 passages) in different culture conditions. We have shown that WJ is composed of an abundant extracellular matrix rich in collagen and glycasominoglycans and have variable phenotype depending from their localization in the jelly. This tissue is able to provide a large amount of MSCs (6.7x105 Cs/cm of cord) that maintain a constant morphology. Finally, regardless of the passage, the oxygen concentration does not effect on the phenotype of the cells. In contrast, a low oxygen concentration during expansion appears to decrease the doubling time of MSCs, promote chondrogenesis and inhibit osteogenic differentiation. Finally, whatever the culture conditions, adipogenic differentiation of WJ-MSC seems difficult to obtain

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Gallay, Nathalie. "Etude du rôle du microenvironnement médullaire sur la prolifération, le cycle cellulaire, l'apoptose et la migration des cellules de leucémies aiguës myéloïdes." Tours, 2007. http://www.theses.fr/2007TOUR3302.

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Abstract:

Les leucémies aiguës myéloïdes sont caractérisées par la prolifération de cellules bloquées dans leur différenciation. Le microenvironnement médullaire, qui comprend des cellules stromales, des cellules endothéliales et une matrice extracellulaire, pourrait jouer un rôle dans ces pathologies. Nous avons étudié 3 niveaux d'interaction entre les cellules leucémiques et le microenvironnement : avec les cellules souches mésenchymateuses (CSM), avec les protéines de la matrice et avec les cellules endothéliales médullaires. Nous avons montré que le contact avec les CSM influence le quiescence et la résistance des cellules leucémiques aux chimiothérapies, et mis en évidence le rôle de CD31 et CD38 dans le contrôle de la dissémination des blastes. Les résultats de cette thèse permettent de mieux connaître le rôle des cellules stromales et des protéines matricielles et d'envisager de nouvelles approches thérapeutiques visant à moduler les interactions microenvironnement / cellules leucémiques
Acute myeloblastic leukemia is characterized by uncontrolled proliferation within the bone marrow (BM) of malignant myeloid progenitors arrested in their maturation process. BM microenvironment is composed of stromal cells, endothelial cells and extracellular matrix (ECM) and is attended to play a role in leukemia cell survival and drug resistance. We studied interactions of leukemic cells with mesenchymal stem cells (MSC), BM endothelial cells and ECM proteins (fibronectin). We showed that close contact with MSC protects leukemic cells from drug-induced apoptosis by promoting quiescence, with a role of α4 integrin in this process. We demonstrated that CD31 and CD38 are involved in the control of the retention or dissemination of leukemic cells. These results give new insights about the mechanisms of drug resistance induced by marrow microenvironment, and provide new therapeutic strategies consisting in disturbing interactions of leukemic cells with their supportive microenvironment

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Lavenus, Sandrine. "Études des interactions entre cellules souches et surfaces implantaires nanostructurées." Nantes, 2010. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=2d0946e5-0bbf-466c-a5b0-5c6e5d88f147.

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Abstract:

Les implants métalliques permettent des réhabilitations prothétiques présentant de fort taux de succès cliniques grâce leurs propriétés de surface. Différentes études ont montré que les propriétés de surfaces telles que la rugosité et la composition chimique modulent l'adhésion et la différenciation cellulaire et par conséquent, l'ostéointégration des implants. L'étude des intéractions entre les cellules et les surfaces implantaires est essentielle pour la compréhension de leur intégration tissulaire. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail a été l'étude de l’adhésion et la différenciation de cellules souches mésenchymateuse (CSM) sur des surfaces en titane nanostructurées mimant la chimie de l’implant. Dans un premier temps, nous avons étudié l'adhésion et la différentiation des CSM sur des substrats ayant une composition différente et une rugosité similaire. Puis, des surfaces de titane nanostructurées ont été réalisées et caractérisées. Une évaporation de titane a été réalisée sur des membranes de polycarbonate percées par des pores de 50, 200 ou 400 nm de diamètre. Une méthode d’anodisation a permis d'obtenir une surface en nid d'abeille avec des pores de 30, 50 et 100 nm de diamètre. La dernière étape de ce travail a consisté à étudier les intéractiosn entre CSM et surfaces nanostructurées. L’adhésion et la différenciation ostéoblastique ont été étudiées par immunomarquage, analyse d’image et PCR arrays suivit de Q-PCR. Enfin, l'histomorphométrie après 1 et 3 semaine d'implantation de fil de titane anodisée dans des tibias de rats a permis de caractériser l'ostéointégration des implants et une corrélation avec les résultats obtenu in vitro. La caractérisation des propriétés de surfaces et l'étude biologique des différents types cellulaires sur ces surfaces permettront de mieux appréhender le comportement cellulaire et ces conséquences dans l'ostéointégration des implants en titane
Metal implants allow nowadays prosthetic rehabilitations with high clinical success due to their surface properties. Some studies have shown that surface properties such as roughness, wettability and chemistry changed the adhesion and differentiation of cells, and thereby, the integration of implant in tissues. Understanding of the interactions between cells and implant surfaces is essential in the field of tissue engineering and biomaterials. Attachment, adhesion and spreading of cells establish the first step of interaction between cells and surfaces and, so the quality of this step determined the cell capacity to proliferate and differentiate on implant surface. In this context, the aim of this study was to study the adhesion and differentiation of human mesenchymal stem cells (hMSC) on nanostructured surface. In the first part, the adhesion, proliferation and differentiation of hMSC, osteoblasts and gingival fibroblasts were compared on substrates with similar surface roughness and wettability, but different chemistries. Secondly, nanostructured titanium surface were realized and characterized. Titanium vapor deposition was performed on polycarbonate membranes with pores of 50, 200 or 400 nm of diameter. Anodisation also allowed obtaining a regular surface with pores of 30, 50 and 100 nm of diameter. In the last part of this work, the adhesion and osteoblastic differentiation of hMSC were studied on these nanostructured surfaces. Cell adhesion and differentiation have been investigated using staining, immunostaining, image analysis and gene expression. Finally, histomorphometric analysis of anodized implant after 1 and 3 weeks of implantation in rat tibia allowed the characterization of osteointegration. The characterization of surface properties and biological study of different cell type on nanostructured surface was necessary to understand the behaviour of cells and so, the consequence for the osteointegration

Dissertations / Theses on the topic 'Culture de cellules souches mésenchymateuses'

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