Academic literature on the topic 'Tissu adipeux – Régénération (biologie)'

Les progéniteurs fibro-adipogéniques (FAPs), cellules stromales mésenchymateuses (CSMs) résidentes du muscle squelettique, jouent un rôle crucial dans l’homéostasie et la régénération musculaire via leur activité paracrine. Les avancées technologiques récentes dans le domaine du séquençage de l’ARN en cellule unique ont permis la description de l’hétérogénéité de cette population cellulaire. Dans cet article, nous présenterons les différentes sous-populations de FAPs en condition basale, lésionnelle ou de dégénérescence, ainsi que leurs fonctions associées chez la souris et l’homme. Nous discuterons ensuite de l’origine extra-musculaire possible d’une population de FAPs post-lésionnelle. En effet, nos travaux récents démontrent que des CSMs provenant du tissu adipeux et infiltrées dans le muscle pourraient participer à l’hétérogénéité des FAPs.

Dans des conditions obésogènes, l’expansion du tissu adipeux (TA) correspond à une réponse physiologique nécessaire au stockage du surplus énergétique. Cependant, la chronicisation de l’obésité conduit à un remodelage pathologique du TA, incluant un épaississement de la matrice extracellulaire caractéristique d’un état fibrotique. Ces modifications du TA affectent localement ses fonctions endocrines et de stockage. Elles contribuent ensuite aux altérations des dialogues inter-organes. D’autres organes comme le foie et les muscles vont aussi voir leur biologie perturbée. La compréhension des mécanismes à l’origine du remodelage pathologique du TA et de ses conséquences sur les comorbidités de l’obésité permettrait de développer de nouvelles stratégies de traitement pour ces pathologies complexes.

Introduction : La fasciite necrosante est une infection rare de la peau et des tissus sous-cutanes profonds qui se propage le long des fascias et du tissu adipeux. Elle represente 0,2 a 0,4 /100000 adultes. Le but de cette etude est de rapporte le cas dune patiente qui a developpe une fasciite necrosante de la paroi abdominale sept jours apres une cesarienne au centre hospitalier Mohammed VI de Marrakech chez qui la prise en charge medico-chirurgicale a permis une evolution favorable. Resultats: Femme âgee de 33 ans, deux enfants vivants par cesarienne ayant un antecedent de salpingectomie pour grossesse extra uterine, il y a neuf ans. Elle a beneficie dune cesarienne avec des suites operatoires immediates simples. Sept jours apres son intervention, la patiente sest presentee aux urgences pour douleurs abdominales intenses. Lexamen clinique a revele une patiente febrile, algique et asthenique. Lexamen abdominal a objective une peau induree, rouge, chaude et cartonnee, une grande plage de necrose au-dessus de la cicatrice de pfannenstiel avec issues de pus. Lexamen au speculum a objective, un ecoulement purulent. A la biologie, Lhemogramme a note une hyperleucocytose a 25 700 elements/mm3. La CRP etait a 377 mg/l. Un scanner abdomino-pelvien fait en urgence a montre le pannicule adipeux sous cutanee tres epais 60mm, luterus post gravidique siege dune dehiscence au niveau du segment inferieur de 30 mm avec collection hydro-aerique en regard mesurant 53*40 mm. Cette derniere est fistulisee dans la paroi et la graisse sous cutanee realisant une 2eme collection de 14*5cm. La prise en charge a ete medico-chirurgicale et les suites operatoires simples. Conclusion: La fasciite necrosante constitue une urgence medico-chirurgicale majeure, en raison de la rapidite de progression de la necrose fascia-cutanee et de la mortalite elevee.

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)

Le muscle squelettique fait partie des rares organes doués de régénération chez le mammifère. Dans le cadre d'une lésion musculaire, les processus de régénération mis en place par le muscle impliquent des interactions finement régulées entre les cellules immunitaires, les cellules satellites et les progéniteurs fibro-adipeux (FAPs) qui communiquent entre elles via des sécrétions paracrines de cytokines et de facteurs solubles afin de réaliser de façon optimale le programme de régénération. Au cours des premiers jours suivant la lésion du muscle, le nombre de FAPs augmente rapidement. Pourtant cette augmentation n'est pas le résultat d'une prolifération des FAPs résidentes. Se pose ainsi la question de l'origine de cette augmentation de FAPs. Les travaux précédents du laboratoire montrent que les cellules stromales adipeuses (ou ASCs) quittent le tissu adipeux en réponse à une inflammation (lors d'une vaccination de la patte chez la souris). Or, les ASCs présentent un immunophénotype et des fonctions biologiques semblables aux FAPs. Ainsi, nous avons cherché à déterminer si l'augmentation des FAPs en réponse à la lésion musculaire n'était pas la conséquence d'une libération d'ASCs par le tissu adipeux suivie de leur infiltration dans le muscle lésé. Nos résultats montrent que dès les premières 24H suivant la lésion musculaire, le nombre de FAPs augmente sans que leur prolifération ne soit activée. En accord avec notre hypothèse, le nombre d'ASCs dans le tissu adipeux sous cutané (ScAT) diminue alors que leur apoptose/nécrose n'est pas activée, ce qui suggère une mobilisation des ASCs en réponse à la lésion musculaire. Pour réellement démontrer cette mobilisation, un modèle de greffe de tissu adipeux provenant d'une souris CD34-GFP (marqueur des ASCs) a été mis au point. Dans ce modèle, nos résultats montrent que la lésion musculaire déclenche la mobilisation et l'infiltration des ASCs dans le muscle lésé. Les mécanismes responsables de cette mobilisation impliquent par ailleurs les plaquettes. Ainsi, nous montrons pour la première fois que le tissu adipeux agit comme un réservoir de cellules progénitrices capables de migrer de façon endogène pour rejoindre le site de la lésion musculaire et jouer un rôle majeur dans les processus de régénération mis en place par l'organisme
Skeletal muscle is one of the few organs able to regenerate in mammals. After muscle injury, close interactions between muscle stem cells (the so-called satellites cells), immune cells and fibro-adipogenic progenitors (FAPs) via secreted chemokines and soluble factors are needed for optimal muscle regeneration. In the first days after muscle injury, the number of FAPs dramatically increases in the injured muscle. However, the biological origin of such early FAPs increase is unknown. We previously demonstrated that adipose stromal cells (ASCs) egress adipose tissue under inflammatory conditions (such as hind limb vaccination in mice). Interestingly, ASCs exhibit similar characteristics and biological properties with FAPs. Thus, we hypothesized that the early FAP increase observed after muscle injury was the result of ASCs mobilization from adipose tissue followed by their infiltration into the injured muscle. Our results show that 24 hours after muscle injury, FAP number increases in the injured muscle while no proliferation is observed. According to our hypothesis, the content of ASCs in the sub-cutaneous adipose tissue (ScAT) decreases though neither their apoptosis nor their necrosis was observed, suggesting that ASCs are mobilized from ScAT in response to muscle injury. To indeed demonstrate that ASCs exit ScAT and infiltrate the injured muscle we set up a murine model of adipose tissue grafting from CD34-GFP mouse (an ASCs marker) into wild type C57BL/6J mouse. Our results show that muscle injury triggers ASCs mobilization from ScAT and infiltrate the injured muscle. Furthermore, we described that blood platelets are involved in the mechanisms controlling ASCs trafficking. Altogether, our results show for the first time that adipose tissue is a reservoir of progenitor cells able to migrate endogenously to reach the injured muscle and to play a crucial role in its regeneration

Le tissu osseux est caractérisé par sa matrice minéralisée qui est soumise à des activités de formation et de résorption assurant son renouvellement et son remaniement tout au long de la vie. En cas de lésions, l’os est capable de se réparer naturellement de façon à rétablir son intégrité et ses propriétés physiques. Cependant, certaines pathologies ou interventions chirurgicales peuvent aboutir à des pertes massives de substance osseuse et le processus naturel d’autoréparation est alors insuffisant. En première intention, la greffe osseuse est envisagée (autogreffe et allogreffe), néanmoins, du fait d’une disponibilité réduite et des risques de rejet et de transmission d’agents infectieux, cette technique n’est pas réalisable dans toutes les situations cliniques. Le chirurgien peut alors avoir recours à des biomatériaux ostéoconducteurs mais ceux-ci ne sont utilisables que dans le cas de comblement de défauts de petite taille car ils sont simplement un support passif à la néoformation osseuse. Ces limites pourraient être dépassées grâce au concept d’ingénierie tissulaire, en concevant des biomatériaux innovants ayant un fort pouvoir ostéogène conféré notamment par des facteurs de croissance ou des cellules ostéoprogénitrices. Dans notre travail, nous avons cherché à mettre au point un nouveau produit d’ingénierie tissulaire permettant la réparation de défauts osseux. La stratégie envisagée repose sur l’association d’un support tridimensionnel et de cellules souches adultes dérivées du tissu adipeux humain (ASC). L’originalité du système provient de la matrice tridimensionnelle, qui est un hydrogel thermosensible composé de monomère synthétique Glycosyl-Nucléoside-Fluoré (GNF) de faible poids moléculaire. Dans le domaine de la régénération osseuse, les hydrogels cellularisés sont généralement utilisés comme matrice associée à des molécules ostéogéniques (BMP2, Béta-Glycérophosphate) ou à des ions (Calcium : Ca2+, Phosphate : PO42-) pour permettre la differenciation ostéoblastique des cellules encapsulées dans le gel. Cependant, dans notre travail, nous n’avons pas fait appel à ces facteurs ostéogéniques. Notre étude a révélé que l’hydrogel de GNF possède les critères essentiels pour être utilisé en clinique : la non-toxicité, la biocompatibilité, la biodégradabilité, l’injectabilité et la biointégration. Des injections de complexe gel/ASC réalisées en site ectopique chez l’animal ont démontré que le gel se forme in situ en moins de 20 minutes et que les cellules encapsulées ont survécu pendant plusieurs mois. In situ, les ASC se sont différerenciées en ostéoblastes matures, exprimant la phosphatase alcaline et l’ostéocalcine et synthétisant une matrice extracellulaire riche en phosphate de calcium. Ces travaux ont donc permis de développer un produit d’ingénierie tissulaire innovant, associant un support tridimensionnel, l’hydrogel de GNF, à une composante cellulaire, les ASC. Cette matrice cellularisée apparaît prometteuse comme système injectable pour des applications cliniques de régénération osseuse
Bone tissue is characterized by its mineralized matrix which is subject to formation and resorption activities ensuring its renewal and remodeling throughout the life. In case of damage, the bone can repair itself naturally to restore its integrity and its physical properties. Nevertheless, some pathologies or surgical procedures can lead to massive loss of bone and the natural process of self-repair is insufficient. First line, the bone graft is considered (autograft and allograft), however, due to reduced availability and risks of rejection and transmission of infectious agents, this technique is not feasible in all clinical situations. The surgeon can then make use of osteoconductive biomaterials but these are only usable in the case of filling of small defects because they are simply passive scaffold for bone formation. These limits may be exceeded through the concept of tissue enginee- ring, designing innovative biomaterials with high osteogenic power conferred by particular growth factors or osteoprogenitor cells. In our work we seek to develop a new product of tissue engineering to repair bone defects. The proposed strategy is based on the combination of a three-dimensional scaffold and adult stem cells derived from human adipose tissue (ASC). The originality of this system comes from the three-dimensional matrix, which is a thermosensitive hydrogel composed of synthetic monomeric Glycosyl-Nucleoside-Fluorinated (GNF) low molecular weight. In the field of bone regeneration, hydrogels are generally used as cellularized matrix molecules associated with osteogenic (BMP2, Beta-Glycerophosphate) or ions (Calcium : Ca2+, Phosphate : PO42-) to allow osteoblast differentiation of cells encapsulated in the gel. However, in our work, we have not used these osteogenic factors. Our study revealed that the hydrogel of GNF has the essential criteria to be used in clinical practice : non-toxicity, biocompatibility, biodegradability, injectability and biointegration. Injections of gel/ASC complex performed in animal ectopic site have showed that the gel is formed in situ within 20 minutes and encapsulated cells survived and proliferated for several months. In situ, ASC were differentiated into mature osteoblasts expressing alkaline phosphatase and osteocalcin and synthesizing an extracellular matrix rich in calcium phosphate. So, this work has allowed the development of an innovative product for tissue engineering, combining a three-dimensional scaffold, the GNF based hydrogel, a cellular component, the ASC. This cellularized matrix appears promising as injection system for clinical applications of bone regeneration

De nos jours, les patients qui ont la totalité de l'épaisseur de la peau détruite, dont l'hypoderme, disposent des solutions cliniques avec un certain nombre de limitations. Actuellement, le lipofilling est la principale solution pour la reconstruction de l'hypoderme grâce à la grande disponibilité du tissu adipeux autologue et au pouvoir de comblement de larges volumes. Cependant, le taux de résorption est de 80-90% dû à l'absence de vascularisation. L'ingénierie tissulaire peut être un outil efficace pour le développement d'une solution prometteuse pour améliorer l'efficacité du lipofilling. Cette thèse a pourobjectif de développer un scaffold poreux et résorbable par impression 3D pour soutenir la régénération vasculaire et du tissu adipeux. Les polymères synthétiques biorésorbables offrent de nombreux avantages tels que la facilité de mise en ouvre et leur adaptabilité (structure, propriétés, comportement, etc.) les rendant compatibles avec la réparation de l'hypoderme. De plus, leur association à l'impression 3D permet de créer des structures poreuses adaptées au tissu adipeux. Les travaux ont été menés sur 3 axes: le choix du matériau de conception, du design et la validation pré-clinique. Des études in vitro, avec le PLCL et le PDO, ont montré que le PLCL est plus adapté pour la conception du scaffold 3D. Le motif SCO a été choisi pour le design du scaffold 3D dont les propriétés mécaniques et la porosité sont compatibles avec les tissus mous. Ensuite, la validation pré-clinique du scaffold 3D en PLCL, sur le modèle murin, a prouvé qu'il peut être utilisé pour améliorer la survie et la vascularisation du tissu adipeux
Nowadays, patients who have had the entire thickness of their skin destroyed, including the hypodermis, have access to clinical solutions with a number of limitations. At present, lipofilling is the main solution for hypodermis reconstruction, thanks to the wide availability of autologous adipose tissue and its ability to fill large volumes. However, the resorption rate is 80-90% due to the absence of vascularization. Tissue engineering can be an effective tool for developing a promising solution to improve the efficacy of lipofilling. The aim of this thesis is to develop a 3D-printed porous and resorbable scaffold to support vascular and adipose tissue regeneration. Synthetic bioresorbable polymers offer numerous advantages, such as ease of processing and adaptability (structure, properties, behavior, etc.), making them suitable for hypodermis repair. What's more, their combination with 3D printing makes it possible to create porous structures adapted to adipose tissue. Studies were carried out in 3 axes: choice of material, design and pre clinical validation. In vitro studies with PLCL and PDO showed that PLCL was more suitable for the development of the 3D scaffold. The SCO pattern was chosen for the design of the 3D scaffold, whose mechanical properties and porosity are compatible with soft tissue. Next, pre-clinical validation of the PLCL 3D scaffold, in the mouse model, proved that it can be used to improve survival and vascularization of adipose tissue

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

Le tissu adipeux (TA) est connu pour sa plasticité puisqu'il est capable de s'hypertrophier ou de s'atrophier, en fonction de la situation métabolique de l'individu. Cette plasticité est liée au fait que le TA joue un double rôle dans le maintien de la balance énergétique : il est à la fois i) réserve d'énergie mobilisable (adipocytes blancs) mais également ii) consommateur d'énergie via la thermogénèse (adipocytes bruns, adipocytes beiges). En raison de l'évolution croissante des maladies métaboliques dites de surcharge dans lesquelles ce TA va s'hypertrophier, la majorité des études abordent cette notion de plasticité à l'échelle cellulaire, et se focalise ainsi sur les adipocytes (prolifération, différenciation, activité) et les autres populations cellulaires résidant dans le TA, capables d'interagir avec eux. En revanche, il y a très peu d'études sur cette plasticité à l'échelle tissulaire. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée i) à l'organisation tissulaire d'un dépôt de TA blanc (dépôt sous-cutané inguinal) et ii) les conséquences d'une ablation massive du TA blanc. L'ensemble de ce travail a été réalisé chez la souris.A l'aide de l'imagerie 3D sur tissu entier, nous montrons que ce dépôt est hétérogène : il est composé d'une partie dans laquelle il est possible de segmenter des entités fonctionnelles (lobules ?), située au cœur du dépôt, et d'une partie non segmentable, située à la périphérie du dépôt. Cette hétérogénéité structurale est associée à une hétérogénéité fonctionnelle : les deux régions se distinguent en termes de morphologie adipocytaire et de pattern d'expression génique. De plus, seule la partie segmentable répond à la mise au froid des animaux par une up-régulation du niveau d'expression d'Ucp1 et d'autres gènes marqueurs du " brunissement ". Parallèlement à cela, nous montrons que selon la souche de souris (C57bl6 et MRL), la réponse du TA inguinal à une ablation partielle n'est pas la même : chez la souris MRL (rare mammifère capable de régénération), ce dépôt adipeux est capable de régénérer, ce qui n'est pas le cas chez la souris C57Bl/6. La régénération est inhibée chez la souris MRL par un traitement avec un agoniste des récepteurs aux opioïdes (tramadol) alors qu'elle peut être induite chez la souris C57Bl/6 par un antagoniste de ces récepteurs (naloxone). Cette régénération est dépendante d'une forte et intense production d'espèces actives de l'oxygène par les granulocytes. L'utilisation de souris invalidées pour le récepteur mu démontre l'implication de cette sous-famille de récepteurs. Enfin, cet effet des opioïdes est majoritairement le fait des cellules immunitaires, et plus particulièrement les granulocytes. Ces données mettent en exergue une nouvelle vision du TA blanc sous - cutané, qui ne doit pas être considéré comme un tissu inerte mais bel et bien comme un tissu hétérogène complexe (structurellement et fonctionnellement) pouvant être capable de régénération
Adipose tissue (AT) is very plastic tissue. During metabolic disease, it would be overdeveloped or atrophy. It is due to the fact that AT is i) energy storage thanks to white adipocyte and ii) energy consumer thanks to brown or brite adipocyte. The cellular composition is very well studied (adipocytes activity, proliferation, differenciation, link between AT stromal cells / adipocytes) but the tissue organization of AT is not known. During my thesis work, we study the i) tissular organization of white AT and ii) AT response after massive removal of white AT. Mice are used for this work. In the first step, our 3 dimensional imaging of white AT shows that AT is heterogeneous tissue: AT has 2 components: segmentable area, in the AT core and non-segmentable area, in the AT periphery. This structural heterogeneity is correlated with functional heterogeneity because segementable area differs to non-segmentable area from adipocyte shape and pattern genic expression. Furthermore, only segmentable area can be respond to cold exposure by Ucp1 up-regulation and browning genes markers. In the second step, massive ablation of subcutaneous white AT is performed on two mice strains: C57Bl/6 and MRL (known to be able to regenerate). MRL mice inguinal AT regenerate, unlike inguinal AT of C57Bl/6 mice. The use of antagonist of opioid receptor (naloxone) treatment leads regeneration AT in C57Bl/6. In opposite, opioid receptor agonist (tramadol) treatment in MRL mice inhibits AT regeneration. AT regeneration is dependant of burst oxydatif production by granulocytes. The use of the receptor knock down mice highlights that is the only receptor is involved in AT regeneration. More precisely, opioids effects are mediated by receptor on granulocyte immune cells

La prise en charge des pathologies malformatives ou acquises dans le cadre pédiatrique a fait des progrès considérables au cours des dernières décennies. Cependant certaines prises en charge chirurgicale ne sont toujours pas optimales. C'est pourquoi la médecine régénérative représente une voie d'intérêt en chirurgie pédiatrique. Si différents types cellulaires ont été proposés, les cellules stromales issues du tissu adipeux sont une source intéressante de cellules pour l'ingénierie tissulaire car elles sont abondantes, faciles à prélever et sans problème éthique sous jacent, tout en conservant de multiples potentialités de différenciation. Si de nombreuses publications rapportent l'utilisation des ASC issues de donneurs adultes pour des protocoles précliniques ou cliniques, peu d'études se sont intéressées aux cellules issues de donneurs pédiatriques. L'objectif de ce travail était donc d'obtenir des données exhaustives sur les cellules d'enfant et notamment en fonction de leur âge. Outre les données in vivo, nous avons mis en place un protocole d'étude dans deux modèles murins. 77 enfants ont été prélevés de 1 g de tissu adipeux sous cutané selon les protocoles de collection biologique ASChild 1 et 2. Les cellules ont été séparées en 2 groupe (> et <à 1 an) et mis en culture afin d'étudier différents paramètres (taux d'extraction et de prolifération, phénotype, immunomodulation, formation de CFU-F, potentiel de différenciation en différentes lignées). Peu de différences ont pu être mis en évidence en fonction de l'âge si ce n'est un taux d'extraction cellulaire et une prolifération légèrement plus importante chez les donneurs les plus jeunes. De plus, une étude globale de l'expression génique en utilisant une technique de puce microarray n'a décelé une expression différentielle dans seulement 305 gènes (217 down et 8 up regulés) des pASC par rapport aux ASC adultes, sans différence notée entre les différents groupes d'âge. Afin d'évaluer le potentiel angiogénique des cellules pédiatriques (caractéristique bien connue des ASC), nous avons utilisé un modèle d'ischémie aigue de membre murin. Une ligature du pédicule fémoral était réalisée puis les cellules préalablement mises en culture étaient injectées au sein des loges musculaires de la patte (1 million de cellules dans 60 microl). 29 souris ont pu être traitées selon ces modalités par 6 prélèvements pédiatriques (2 du groupe 1, n=9 et 4 du groupe 2, n=20) et comparées à 30 souris injectées avec du Nacl. Le suivi longitudinal sur 14 jours a mis en évidence une amélioration de la microvascularisation grâce à l'étude microangiographique. D'autre part l'étude histologique a confirmé la viabilité des cellules au terme du suivi ainsi que la proximité des cellules avec les structures vasculaires. Afin de préciser le potentiel des pASC dans la cicatrisation cutanée, 4 prélèvements (2 groupes 1 et 2 groupes 2, n=20) ont été étudiés dans notre modèle murin de brûlure par ébouillantement et comparée à des souris contrôle (n=10). Les pASC permettent une amélioration des paramètres de cicatrisation (épithélialisation, contraction) au cours du suivi de 21 jours. Une amélioration de la vascularisation cutanée évaluée par laser doppler est observée en parallèle. Enfin les cellules ont pu être suivie pendant 21 jours in vivo et possèdent là encore une bonne viabilité au terme du suivi. Ce travail a permis de définir des paramètres essentiels dans l'optique d'une utilisation future des pASC dans la prise en charge des pathologies malformatives ou acquises de l'enfant. Néanmoins certains paramètres doivent être encore précisés comme le potentiel de tumorogénicité à long terme et le mode de délivrance le plus optimal
Adipose derived mesenchymal stromal cells (ASC) are currently tested in regenerative medicine to promote tissue reconstruction after injury. In autologous purpose the possible loss of therapeutic function and cell properties during aging have been questioned in adult. To date no reliable information is available concerning ASC from pediatric patients and a better knowledge is required to intend their use for clinical applications. To address this issue, subcutaneous adipose tissue was collected from 27 donors aged 0-1 year and 50 donors aged 1-12 years and compared to adult ASC. Cells from the stromal vascular fraction (SVF) and subsequent cultured ASC were tested in vitro for their extraction and proliferation yield, phenotype, immunomodulation effect, CFU-F content, adipogenic, osteoblastic and angiogenic potentials. Only a slightly higher amount in cell number and proliferative rate were found. None of the other parameters was significantly different. In vivo, pediatric ASC induced an increase in microangiographic score in a mouse model of limb ischemia, even though improvement in vascular density was not significantly correlated to limb rescue. Finally mRNA analysis using microarray approach identified that only 305 genes were differentially expressed (217 down- and 88 up-regulated) in pediatric versus adult ASC, confirming that ASC from both groups of age shared very close intrinsic properties. Finally, we assessed the potentiality of pASC in a murine burn model, designed to cope with our daily practice as pediatric surgeons. We confirmed that cellular therapy based on pASC is effective as it improves early wound healing parameters (epithelialization, retraction). Laser Doppler analysis shows an higher local cutaneous blood flow with ASC than with NaCl. Moreover, we were able to follow the presence of the cells during 21 days. This work precises essential pASC features, which assessment was mandatory before considering a clinical use for malformative or acquired pathology during childhood. Nevertheless, precise understanding of ASC action mechanism needs to be completed as long term inocuity needs to be confirmed and mode of delivery to be adapted to a potential surgical use

Les apolipoprotéines L (APOL) forment une famille de protéines conservées chez les mammifères. L’APOL6 murine est principalement exprimée par les adipocytes présents dans le tissu adipeux. Dans un modèle de culture d’adipocytes, l’adipogénèse a causé l’induction de l’expression de l’APOL6. Celle-ci a pu encore être modulée à la hausse par de l’IFNγ, et à la baisse par du TGFβ. Des facteurs élevant la concentration en AMP cyclique ont aussi permis de diminuer l’expression d’APOL6. In vivo, lorsque des souris APOL6 KO ont été nourries par un régime riche en graisses, elles ont pris moins de poids que les souris WT correspondantes. De plus, les adipocytes des souris APOL6 KO obèses étaient plus petits que ceux des contrôles WT. Finalement, la recherche de protéines interagissant avec l’APOL6 par immunoprécipitation a permis de mettre en évidence une majorité de protéines associées au cytosquelette d’actine. En conclusion, l’APOL6 semble être associée au cytosquelette d’actine des adipocytes et permettrait la régulation de la taille de leurs gouttelettes lipidiques.
Apolipoproteins L (APOL) are a family of conserved proteins among mammals. Murine APOL6 is mainly expressed by adipocytes in the adipose tissue. In a model of in vitro adipocyte cell culture, adipogenesis induced the expression of APOL6. This expression increased with IFNγ and decreased with TGFβ. Cyclic-AMP elevating agents also decreased the expression of APOL6. In vivo, APOL6 KO mice that were fed with a high fat diet gained less weight than their wild type (WT) counterparts. Furthermore, adipocytes from obese APOL6 KO mice were smaller than those from WT controls. Finally, immunoprecipitation experiments showed that APOL6 probably interacted with actin cytoskeleton proteins within adipocytes. In conclusion, APOL6 is likely associated with the actin cytoskeleton in adipocytes and could be involved in the regulation of the size of lipid droplets.
Option Biologie moléculaire du Doctorat en Sciences
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Le tissu adipeux a longtemps été considéré comme un tissu inerte servant uniquement à la mise en réserve et à la libération des acides gras, mais nous savons maintenant qu’il possède une fonction endocrine et inflammatoire, impliquant ainsi ce tissu dans la pathophysiologie de l’obésité. En ce sens, beaucoup d’efforts sont déployés afin de minimiser son expansion, favoriser sa mobilisation ou encore améliorer l’homéostasie de ses fonctions. Notre compréhension de la nature biologique et physiologique du tissu adipeux a grandement évolué au cours des dernières décennies. De nouveaux concepts ont récemment émergé sur le tissu adipeux, notamment en ce qui concerne : 1) sa densité; et 2) sa plasticité. Dans la présente thèse, nous avons abordé ces deux concepts. L’objectif général des travaux était de caractériser les phénomènes entourant la densité et la plasticité du tissu adipeux. Afin de rencontrer cet objectif, nous avons développé une approche méthodologique nous permettant de mesurer l’accumulation des graisses et la densité radiologique du tissu adipeux, aussi appelée l’atténuation radiologique (la capacité du tissu adipeux à bloquer les rayons X) au niveau abdominal par tomographie axiale dans une cohorte de plus de 240 femmes. Nous avons démontré que l’atténuation radiologique des tissus adipeux sous-cutané et viscéral est significativement et négativement corrélée avec la taille adipocytaire dans le dépôt correspondant. De plus, nos résultats ont révélé que les femmes caractérisées par une hypertrophie des adipocytes viscéraux ont un profil lipidique altéré comparativement aux femmes ayant de plus petits adipocytes. Ces différences sont atténuées après un ajustement statistique pour la surface de tissu adipeux et éliminées après un ajustement statistique pour la surface et l’atténuation des tissus adipeux. Nous avons donc démontré que l’atténuation radiologique des tissus adipeux est un marqueur de la taille adipocytaire. Par le fait même, la taille adipocytaire est un intégrateur de la qualité et de la quantité du tissu adipeux. Nous avons étudié la plasticité des cellules de la fraction stroma-vasculaire et des adipocytes du tissu adipeux. D’abord, nous avons utilisé la cytométrie en flux pour caractériser le phénotype des précurseurs adipocytaires de la fraction stroma-vasculaire. Nous avons démontré qu’une souspopulation de précurseurs adipocytaires natifs CD45- CD31- CD34+ expriment le marqueur de surface CD38. Nous avons observé une expression plus élevée des gènes associés à l’adipogénèse dans les précurseurs CD38+ comparativement aux précurseurs CD38-. Nous avons également démontré que le développement de l’obésité par le biais d’une diète riche en gras est associé à une augmentation du nombre de précurseurs adipocytaires CD38+, particulièrement dans le dépôt intraabdominal. Nos travaux suggèrent donc que le CD38 est un marqueur d’engagement vers la ifférenciation adipocytaire. Par ailleurs, nous avons étudié un exemple de la plasticité des adipocytes matures, soit la dédifférenciation. Nous avons utilisé des puces à ADN pour examiner les changements d’expression génique au cours du processus de dédifférenciation. Nous avons observé une diminution de l’expression des gènes associés aux fonctions de l’adipocyte mature et une augmentation de l’expression des gènes associés à la reprogrammation cellulaire, au cycle cellulaire et à la matrice extracellulaire. Par ailleurs, nous avons développé un modèle de culture cellulaire nous permettant de dédifférencier les adipocytes matures et de moduler certains aspects du processus de dédifférenciation. Cela nous a permis de démontrer un rôle pour le sentier métabolique du Transforming growth factor-β dans la modulation de l’expression des différents types de collagène au cours du processus de dédifférenciation des adipocytes matures. Finalement, nous avons effectué des expériences d’immunofluorescence et de microscopie en temps réel afin de caractériser le processus de dédifférenciation des adipocytes matures. Nous avons démontré que la dédifférenciation est complètement inhibée par l’ajout d’agents bloquant la division cellulaire. Nous avons observé la présence d’adipocytes binucléiques au cours du processus de dédifférenciation, ainsi que des marqueurs de mitose. En conclusion, nos travaux ont permis de caractériser deux nouveaux aspects du tissu adipeux qui reflètent des processus biologiques précis qui ont leurs racines dans le cycle de vie de l’adipocyte, dont l’expansion hypertrophique, la prolifération et la différenciation cellulaire, ainsi que la dédifférenciation des adipocytes matures. Ces travaux proposent des avancées significatives dans notre compréhension de la nature dynamique de ce tissu.
Adipose tissue has been considered a passive reservoir for energy, but we now know that it is also a secretory and endocrine organ. Because of increasing obesity rates, a lot of ressources are being committed to prevent adipose tissue accumulation and associated biological effects. In the last years, our advance in the understanding of adipose tissue biology has greatly evolved. New paradigms on adipose tissue have emerged, especially regarding: 1) its radiologic density (or radiologic attenuation); and 2) its plasticity. In this thesis, we studied these two concepts. The overall objective of this thesis was to characterize the phenomena surrounding adipose tissue density and plasticity. To achieve our objective, we have applied methodological approaches that allowed us to measure abdominal adipose tissue accumulation and attenuation using computed tomography in a cohort of 240 women. We showed that subcutaneous and visceral adipose tissue attenuation is negatively and significantly associated with adipocyte size in the corresponding depot. Our results also demonstrated that women with adipocyte hypertrophy are characterized by an altered lipid profile compared to women with smaller adipocytes. Satistical adjustment for visceral adipose tissue area minimized these differences while subsequent adjustment for adipose tissue attenuation eliminated all differences. Our results suggest that fat cell size is a marker of adipose tissue radiologic attenuation and area, and therefore, an integrator of adipose tissue quality and quantity. We also studied the plasticity of the adipocyte precursors contained in the stromal-vascular fraction of adipose tissue and of mature adipocytes. To do so, we used flow cytometry analysis to characterize the phenotype of adipocyte precursors. We demonstrated that a subpopulation of CD45- CD31- CD34+ adipose progenitors express the cell surface protein CD38. These cells have higher levels of adipogenic genes compared to the CD45- CD31- CD34+ CD38- population. When cultivated, CD38+ cells show a greater adipogenic potential than the CD38- cells. We also found that obesity is associated with an increase in the number of CD38+ adipose progenitors, particularly in the intra-abdominal depot. Our results suggest that CD38 is a marker of commitment toward adipogenesis. Furtheremore, we studied the process of mature adipocyte dedifferentiation as a good example of adipose tissue plasticity. We examined changes in gene expression during the dedifferentiation process using microarray analysis. We found a decrease in the expression of genes associated with mature adipocyte functions and an increase in the expression of genes associated with cellular reprogramming, cell cycle and extra-cellular matrix. We have also developed a cellular culture system that allows us to dedifferentiate mature adipocytes and to modulate various aspects of the process. This allowed us to demonstrate a role for the Transforming growth factor β signaling in modulating collagen gene expression during dedifferentiation. Finally, we performed immunofluorescence and time-lapse microscopy experiments to characterize the process of mature adipocyte dedifferentiation. We demonstrated that adipocyte dedifferentiation is completely prevented by agents blocking cell division. We also observed binucleated adipocytes throughout the ceiling culture process and markers of mitosis. In conclusion, our studies allowed us to characterize various novel aspects of adipose tissue related to specific biological process, which have their roots in the adipocyte life cycle. They include hypertrophic expansion, cellular proliferation and differentiation, and adipocyte dedifferentiation. This is of significant importance in our understanding of adipose tissue dynamics.

Les techniques classiquement utilisées pour l’extraction des précurseurs myogéniques, les cellules satellites, conduisent en réalité à une population composite de cellules mononucléées parmi lesquelles des cellules progénitrices à caractère souche. Nous avons montré, par l’utilisation de la technique d’élutriation, que la taille des cellules extraites du muscle permet de trier une population minoritaire de progéniteurs immatures ou peu engagés dans le programme myogénique, et ce sur la base de la petite taille. La technique d’ensemencements successifs (dite de « preplating ») nous a permis de sélectionner après 6 jours des cellules progénitrices, par un retard initial d’adhérence. La combinaison de ces deux approches expérimentales rend possible l’obtention en seulement 24 heures d’une population fortement enrichie en progéniteurs myogéniques, qui pourrait présenter une efficacité supérieure aux myoblastes dans une utilisation en thérapie cellulaire des maladies génétiques du muscle
The experimental procedures classically used to isolate the myogenic precursors, i. E. , the satellite cells, in fact supply a heterogeneous population of mononucleated cells among whom are progenitor cells with stem cell features. By using counterflow centrifugal elutriation, we showed that muscle-extracted cell size allow to sort a marginal population of immature progenitors or poorly committed cells in the myogenic program, on the basis of the small cell size. The successive plating technique (called “preplating technique”) allowed us to select progenitor cells after 6 days in culture, using initial adhesion delay. Combination of these two experimental approaches allowed us to obtain, after only 24 hours, a highly enriched population in myogenic progenitors that could display a higher efficiency compared to myoblasts in cell therapy experiments for muscle genetic diseases