Добірка наукової літератури з теми "Cellules souches humaines induites à la pluripotence"

Depuis la dérivation des premières lignées de cellules souches embryonnaires pluripotentes chez la souris au début des années 1980, une pléthore de lignées a été obtenue chez diverses espèces de mammifères, dont les rongeurs, les lagomorphes et les primates. Ces lignées se distinguent par leurs caractéristiques moléculaires et fonctionnelles et correspondent aux différents états de pluripotence observés chez l’embryon, entre les stades blastocyste et gastrula. Ces lignées se répartissent le long d’un gradient, ou continuum de pluripotence, dont les deux extrémités sont symbolisées par les états appelés naïf et amorcé. Les cellules souches pluripotentes humaines sont dans un état de pluripotence amorcé (au bas du gradient), une position qui est sans doute la cause de leur instabilité naturelle. Les recherches récentes visent à obtenir des cellules souches pluripotentes humaines à l’état naïf (en haut du gradient). L’importance de ces recherches dans la perspective d’applications médicales est discutée dans cette revue.

L’infertilité, les fausses couches précoces et les malformations congénitales sont des problèmes majeurs de santé publique fréquents et relativement méconnus. Jusqu’à présent ce que l’on sait du développement précoce humain provient de deux sources principales : l’étude d’embryons humains et l’étude d’animaux modèles. Bien que certains mécanismes moléculaires soient conservés, il existe des spécificités liées à l’espèce humaine. Ainsi, il est important d’étudier les animaux modèles les plus proches possibles dans la classification phylogénétique, ce qui a mené à l’utilisation de lignées cellulaires de primates. De nos jours, les seuls embryons humains disponibles sont ceux issus de la Fécondation In Vitro, ils sont donc peu nombreux et doivent être détruits au bout de 14 jours. Cela a poussé les chercheurs à développer de nouvelles stratégies. Différentes équipes ont donc utilisé les cellules souches embryonnaires ou les cellules souches pluripotentes induites et leurs propriétés d’auto-organisation in vitro pour recréer des « embryons » et ainsi étudier leur développement. Ces nouvelles stratégies permettent de limiter l’utilisation d’embryons humains mais de nouvelles questions se posent désormais sur le statut légal de ces nouveaux « modèles ». À l’avenir, il sera important de mettre à jour les différentes législations et recommandations de l’International Society for Stem Cell Research (ISSCR) au fur et à mesure des avancées scientifiques pour éviter toute dérive. Un respect des recommandations et le maintien de discussions entre spécialistes et « grand public » permettront une meilleure compréhension du développement précoce humain et la mise en place de stratégies répondant à des enjeux sanitaires.

Les organoïdes constituent une approche de choix pour modéliser a minima une maladie humaine et tester l’efficacité thérapeutique de certaines drogues. La stéatopathie métabolique ou maladie du foie gras, dont l’incidence a considérablement augmenté avec l’accroissement de l’obésité dans les pays développés, se caractérise par l’accumulation de triglycerides dans l’hépatocyte et une atteinte hépatique pouvant évoluer vers la fibrose. Il n’existe pas de traitement efficace, mais de nombreuses pistes sont actuellement explorées. Deux équipes américaines ont récemment utilisé les cellules souches pluripotentes induites (iPS) et la culture muticellulaire pour modéliser un mini-foie stéatosique par deux approches différentes, offrant ainsi de nouveaux outils pour tester les drogues en cours de développement.

En 2006 et 2007, les équipes de Yamanaka et Thomson réalisent la reprogrammation de cellules somatiques murines et humaines en cellules souches pluripotentes à partir de deux cocktails de gènes : OCT4, SOX2, KLF4, cMYC (OSKM) et OCT4, NANOG, SOX2, LIN28 (ONSL). Les cellules souches à pluripotence induite générées (iPS) partagent les propriétés fondamentales des cellules souches embryonnaires : l’auto-renouvèlement, le maintien de la pluripotence et la capacité de différenciation. Ces cellules laissent entrevoir des applications considérables tant en recherche fondamentale (compréhension des mécanismes de développement et de pathologies, développement de modèles) qu’en recherche appliquée (médecine régénérative, toxicologie prédictive, criblage de médicaments). L’avantage majeur de l’utilisation des iPS réside dans leur origine non embryonnaire. Les contraintes d’ordre éthique sont écartées et une grande diversité de types cellulaires à partir de n’importe quel donneur a priori est disponible pour une reprogrammation. L’établissement d’une banque d’hiPS issus de donneurs sains ou de patients, serait d’une grande utilité pour la communauté scientifique se consacrant à l’étude des mécanismes physiopathologiques ou de développement et une source considérable pour la dérivation à des fins de thérapie cellulaire. Dans le but de mettre en place une telle banque, nous avons développé avec la société Vectalys des rétrovirus de reprogrammation contenant les cassettes polycistroniques ONSL et OSKM. Dans un premier temps, nous avons établi un protocole de reprogrammation robuste à l’aide des rétrovirus RV-ONSL. Nous avons ensuite mis en évidence la synergie entre les facteurs ONSL et OSKM, la combinaison équimolaire de RV-ONSL et RV-OSKM permettant d’atteindre 2% d’efficacité de reprogrammation. Nous avons également entrepris la reprogrammation propre par transfections d’ARNm polycistroniques ONSL et OKM mettant à profit cette incroyable synergie
In 2006 and 2007, Yamanaka and Thomson teams achieved the reprogramming of mouse and human somatic cells into pluripotent stem cells through the transfection of two cocktails of genes: OCT4, SOX2, KLF4, cMYC (OSKM) and OCT4, NANOG, SOX2, LIN28 (ONSL). The generated cells, called induced Pluripotent Stem Cells (iPSC) share the same fundamental properties of ESC : self-renewing, pluripotency maintenance and capacity of differentiation into the three germ layers and suggest the same application potential in basic research (developmental and epigenetic biology) as well as in therapy (regenerative medicine, disease modeling for drug development). One of the major advantages of iPSC lies in their non-embryonic origin. Indeed, the use of iPSC resolves the ethical constraints and offers the possibility to work with extensive cell types directly from the patient to treat. Stéphane Viville’s research team aims to develop a hiPSC bank from patient suffering from genetic or other diseases which will be available for the scientific community. We are experienced in human primary fibroblasts reprogramming especially with the use of two polycistronic cassettes: ONSL encoding Thomson’s cocktail and OSKM encoding Yamanaka’s cocktail separated with 2A peptides. Thanks to the combination of RV-ONSL and RV-OSKM retroviral vectors (developed with Vectalys) we are yielding more than 2% of reprogramming efficiency in a highly reproducible way. Indeed, we demonstrated the reprogramming synergy of ONSL and OSKM combination. We are now focusing our effort on non-integrative strategies (ie mRNA) which are more appropriate for clinical usage

Les cellules souches humaines induites à la pluripotence (hiPSCs) ont été conçues pour la première fois en 2007 par l’équipe du Docteur Yamanaka, au Japon. Ce sont des cellules somatiques reprogrammées par un virus permettant, par exemple, la différenciation neuronale à des fins d'étude de maladies neuro-développementales telle que la Schizophrénie. Le prélèvement des cellules somatiques se fait aujourd'hui majoritairement par des méthodes assez invasives, notamment les biopsies de peau ou prélèvements sanguins. Ceci peut représenter un frein à leur utilisation notamment chez les enfants et surtout les enfants malades. La différenciation neuronale privilégiée est la voie dopaminergique (DA) car c'est ce type cellulaire qui est principalement atteint chez les schizophrènes. C'est pourquoi on priorise pour ce projet l'utilisation de cellules contenues dans l'urine, qui seront reprogrammées via un virus non-intégratif, le virus de Sendaï (SeV). La différenciation neuronale nous permettra d'obtenir des neurones DA fonctionnels, caractérisés par électrophysiologie. Les expériences ont montré une très grande efficacité de reprogrammation cellulaire au niveau des cellules d'urine, ainsi qu'un grand potentiel de différenciation neuronale, malgré quelques différences observées entre les lignées saines et schizophréniques. Grâce à ce projet, la réalisation d'un modèle cellulaire pour la Schizophrénie a pu être établie. Les différences notées entre les lignées pendant la différenciation ouvrent une nouvelle voie pour approfondir l'étude de la maladie au niveau cellulaire et moléculaire.
Human Induced Pluripotent Stem Cells (hiPSCs) were conceived for the first time in 2007 in Japan, by Doctor Yamanaka’s team. These are somatic cells reprogrammed thanks to a retrovirus allowing, for example, neuronal differentiation for the purpose of neurodevelopmental disorders studies such as Schizophrenia. Today, the removal of somatic cells is mainly made by enough invasive methods, including skin and blood biopsies. This can represent a brake in their use predominantly children, mainly sick children. The preferred neuronal differentiation is the dopaminergic (DA) way because it's the mostly cell type affected in schizophrenics. That's why we prioritize the use of urine cells for this project, reprogrammed via a non integrative virus, the Sendai virus (SeV). The neuronal differentiation enables us to get functional DA neurons characterized by electrophysiology. Experimentations show a huge efficiency of urine cells reprogramming as well as a great potential of neuronal differentiation despite some distinctions between the two lines. Thanks to this project, the achievement of a cellular model for Schizophrenia could be established. The differences noticed between the two lines during the differentiation open up a new way to make cellular and molecular studies of this disease deeper.

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

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

L'Epidermolyse bulleuse simplex (EBS) est une maladie cutanée principalement causée par des mutations dominantes dans les gènes codant les kératines 5 (KRT5) ou 14 (KRT14). Elle se caractérise notamment par la présence de cloques causées par un décollement de l'épiderme et une inflammation cutanée. D'un point de vue génétique, les mutations vont altérer l'assemblage du réseau de filaments intermédiaires de kératines dans les kératinocytes basaux de l'épiderme et entrainer une cytolyse cellulaire d'où la formation de cloques intra épidermiques. Il n'existe actuellement aucune approche thérapeutique efficace. La compréhension de la maladie et le développement de thérapies, ont été entravées par le manque de modèles cellulaires humains et murins relevant.Ainsi, l'objectif général de ma thèse a consisté à exploiter les propriétés des cellules souches induites à la pluripotence (hiPSc) pour modéliser l'EBS. Dans ce but, nous avons généré des kératinocytes à partir d'hiPSc provenant de patients EBS porteurs de mutations dans le gène KRT5 (Ker-EBS), et de patients sains (Ker-WT). La comparaison des Ker-EBS et Ker-WT nous a permis de montrer que les Ker-EBS récapitulent les principaux phénotypes associés à l'EBS à savoir une diminution de la prolifération cellulaire, une augmentation de la migration cellulaire, une altération des voies de signalisation (ERK et JNK), ainsi que des agrégats de filaments intermédiaires de kératines dans le cytoplasme, tel qu'observé dans kératinocytes primaires de l'EBS. Ces résultats démontrent que notre modèle cellulaire dérivés d'hiPSc est relevant pour l'étude de l'EBS.Afin d'identifier de nouveaux mécanismes moléculaires, une analyse trancriptomique comparant les Ker-EBS aux Ker-WT, a mis en évidence 138 gènes dérégulés, révélant un enrichissement dans les processus liés à la matrice extracellulaire, au packaging de l'ADN et à la réponse inflammatoire. La composante inflammatoire dans l'EBS n'ayant été que peu décrite, la suite de mes travaux a consisté à étudier le phénotype cytokinique pro-inflammatoire. Ainsi, nous avons pu démontrer, une augmentation de l'expression de l'IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8 (CXCL8), CXCL5, CXCL10, CXCL11, CCL5 dans les Ker-EBS, au niveau ARN en condition basale ou stimulée à l'IFNγ pour mimer un contexte pro- inflammatoire. Seules les chemokines CXCL10 et CXCL11 sont secrétées à forte concentration dans le surnagent de culture des Ker-EBS stimulés ou non, démontrant l'implication de ces cytokines dans l'EBS. En parallèle, afin de s'affranchir des biais notamment dus au fond génétique, au sexe, à l'âge des patients et à l'épigénétique, nous avons généré une lignée de Ker-EBS isogénique (Ker-EBS corrigée) par la technique CRISPR-Cas9. Nous avons ainsi pu démontrer que la lignée de Ker-EBS corrigée montrait une restauration du niveau d'expression des cytokines pro-inflammatoires citées précédemment, à un niveau proche des Ker-WT, confirmant un lien direct entre les mutations du gène KRT5 et la signature pro-inflammatoire. Pour conclure, notre nouveau modèle cellulaire nous a permis de reproduire les phénotypes pathologiques connus dans la littérature et de mettre en évidence une dérégulation de l'expression des cytokines pro-inflammatoire dans l'EBS, notamment CXCL10 et CXCL11. Enfin, l'ensemble de ces résultats font de ce modèle un outil pertinent pour permettre une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires associés à la pathologie, notamment la composante inflammatoire, ce qui ouvre la voie à de nouvelles approches thérapeutiques
Epidermolysis bullosa simplex (EBS) is a skin disorder caused mainly by dominant mutations in genes coding for keratin 5 (KRT5) or 14 (KRT14) genes. It is characterized by the presence of blisters caused by epidermal detachment, and by other complications such as cutaneous inflammation. From a genetic point of view, the mutations will alter the assembly of the keratin intermediate filament network in basal keratinocytes of the epidermis, leading to cell cytolysis and the formation of intra-epidermal blisters. Currently no effective therapeutic approach it is available. Understanding of the disease and the development of therapies have been hampered by the lack and limitations of relevant human cell and mouse models.So, the general aim of my thesis was to exploit the properties of human induced pluripotent stem cells (hiPSc) to modelling EBS. For this purpose, we generate hiPSc-derived keratinocytes from EBS patients carrying KRT5 mutations (Ker-EBS), and from healthy patients (Ker-WT). Comparison of Ker-EBS and Ker-WT enabled to show that Ker-EBS recapitulates the main phenotypes associated with EBS, namely decreased cell proliferation, increased cell migration, altered signalling pathways (ERK and JNK), as well as aggregates of intermediate keratin filaments in the cytoplasm, as observed in primary EBS keratinocytes. These results demonstrate that our hiPSc-derived cell model is relevant for study EBS.In order to identify new molecular mechanisms, a trancriptomic analysis comparing Ker-EBS with Ker-WT revealed 138 deregulated genes, revealing an enrichment in processes linked to the extracellular matrix, DNA packaging and the inflammatory response. As the inflammatory component in EBS has been poorly described, my next step was to study the pro-inflammatory cytokine phenotype. Thus, we were able to demonstrate increased expression of IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8 (CXCL8), CXCL5, CXCL10, CXCL11, CCL5 in Ker-EBS, at RNA level under basal or IFNy-stimulated conditions to mimic a pro-inflammatory context. Only the chemokines CXCL10 and CXCL11 are secreted at high concentrations in the culture supernatants of stimulated and unstimulated Ker-EBS, demonstrating the involvement of these cytokines in EBS.In parallel, in order to avoid biases due to genetic background, gender, patient age and epigenetics, we generated an isogenic Ker-EBS line (corrected Ker-EBS) using the CRISPR-Cas9 technique. We were thus able to demonstrate that the corrected Ker-EBS line showed a restoration of the expression level of the pro-inflammatory cytokines mentioned above, to a level close to that of Ker-WT, confirming a direct link between mutations in the KRT5 gene and the pro-inflammatory signature.In conclusion, our new cellular model enabled us to reproduce the pathological phenotypes known in the literature, and to demonstrate deregulation of pro-inflammatory cytokine expression in EBS, notably CXCL10 and CXCL11. Taken together, these results make this model a relevant tool to allow a better understanding of the molecular mechanisms associated with the pathology, particularly the inflammatory component, paving the way for new therapeutic approaches

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

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

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

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

Si, aujourd’hui, les étapes les plus tardives de l’adipogénèse humaine ont été bien caractérisées, les étapes précoces qui correspondent à la génération des précurseurs adipocytaires blancs et bruns restent encore à définir. Les cellules souches humaines induites à la pluripotence (hiPS) constituent un bon modèle d’étude de l’adipogénèse précoce. Le but de ce travail était de générer des cellules hiPS à partir des cellules souches multipotentes du tissu adipeux (hMADS), de les caractériser et de les utiliser comme un outil d’étude de l’apparition des précurseurs adipeux blancs et bruns in vitro. Nous avons également utilisé des cellules hiPS générées à partir des cellules souches neurales humaines (hNSC) en utilisant un vecteur PiggyBac. Nous avons mis au point un protocole de différenciation des cellules iPS-hMADS et iPS-hNSC en adipocytes. C’une façon intéressante, notre protocole de différenciation permet l’apparition d’adipocytes blancs et bruns. Nous avons montré que l’activation de la voie de l’acide rétinoïque (RA) au cours des étapes précoces de différenciation augmente fortement la génération d’adipocytes blancs, et diminue celle des adipocytes bruns. En revanche, l’utilisation du SB431542, un inhibiteur sélectif de la voie TGFβ/Activine, induit une augmentation de la génération es adipocytes blancs et une inhibition de l’apparition des adipocytes bruns. L’ensemble de nos résultats soutient un modèle dans lequel les progéniteurs adipeux blancs et bruns apparaissent précocement au cours du développement embryonnaire humain. Dans ce processus, la voie de l’acide rétinoïque et la voie du TGFβ/Activine régulent la génération des Pas blancs et bruns
The terminal steps of adipocyte differentiation are well established ; however the earliest steps controlling brown and white adipogenic lineage specification remain unknown in humans. We have investigated the human induced Pluripotent Stem cells (hips) as a model to study the early steps of brown and white adipogenesis. We will present the generation of hips cells from human multipotent adipose derived stem cells (hMADS). We have also used iPS cells reprogrammed from human neural stem cells generated using the PiggyBac technology. We provide an efficient protocol to differentiate iPS-hMADS and iPS-hNSC cells into adipocytes. Interestingly, our data show that hips cells are able to differentiate both into white and brown adipocytes. We show that Retinoic Acid (RA) pathway activation at an early phase of hips development dramatically enhanced generation of white adipocytes and inhibited generation of Brown adipocytes. In contrast, the use of SB431542, a selective inhibitor of TGFβ/Activin pathway, indicated that this pathway was required for the generation of brown adipocytes. Altogether, these data support a model in which brown and white adipocytes progenitors diverge early during human embryonic development. RA and TGFβ/Activin pathways regulate the generation of white APs and brown APs respectively