Differentiation of skeletal muscle-derived stem cells into beta pancreatic lineage

par Wendy Wai Yeng Yeo

Thèse de doctorat en Biologie Santé

Sous la direction de Anne Fernandez et de Syahril Nizam Abdallah.


  • Résumé

    Le diabète de type 1 (DT1) est caractérisé par des niveaux élevés de glucose en raison de la destruction des cellules ß pancréatiques sécrétrices d'insuline. Cependant, les thérapies actuelles de remplacement des cellules bêta du pancréas impliquant la transplantation d'îlots pancréatiques sont techniquement difficiles et limitées par la disponibilité de don d'organes. Bien que les cellules souches embryonnaires et les cellules souches pluripotentes induites soient intensément étudiées, aucune de ces deux sources de cellules souches ne peut être utilisée directement sans le risque de développement de tumeurs. Les cellules souches dérivées du muscle squelettique (MDSC) sont une source de cellules alternative intéressante car elles sont multi-potentes et peuvent donc se différencier vers plusieurs lignages cellulaires tels que des cellules cardiaques à battement autonome “pacemaker-like” et des cellules neuronales. Par conséquent, nous avons émis l'hypothèse qu'elles pourraient se différencier en lignées de type pancréatique. Les objectifs de cette étude étaient donc d'étudier le potentiel des MDSC (1) à se différencier in vitro en cellules beta pancréatiques exprimant l'insuline et (2) à se différentier in vivo dans le pancréas et ainsi réduire l'hyperglycémie chez la souris modèle d'un diabète de type 1. Dans cette étude, les MDSC de muscle de souris ont été isolées via une série de passages des cellules les moins adhérentes en culture. Les cellules souches ainsi isolées peuvent adhérer sur une couche de cellules de types fibroblastes ou sur une matrice extra-cellulaire de type laminine pour ensuite se différentier in vitro ou bien être utilisées comme cellules souches MDSC non-adhérentes et non différentiées pour les études in vivo. In vitro, les MDSC peuvent se différencier spontanément en agrégats de cellules formant des îlots et exprimant des marqueurs de cellules bêta identifiés par immunofluorescence et analyse “PCR transcription inverse”. Ceci a été confirmé par immuno-analyse montrant l'expression des protéines nécessaires à la fonction des cellules ß, comme Nkx6.1, MafA et Glut2. Les MDSC différenciées en aggrégats cellulaires de type îlots pancréatiques montrent une sécrétion d'insuline en réponse au glucose in vitro. Cependant, dans des modèles murins de DT1 induit par la streptozotocine, l'injection intra-péritonéale des MDSC n'a pas permis de rétablir chez les souris diabétiques une normoglycémie du glucose sanguin en dépit d'un engreffement des MDSC dans les tissus pancréatiques. Ces données montrent que les MDSC peuvent constituer une source de cellules souches alternative intéressante pour le traitement du diabète.

  • Titre traduit

    Différenciation des cellules souches dérivées du muscle squelettique vers le lignage des cellules pancréatiques beta


  • Résumé

    Type 1 Diabetes (T1D) is characterized by high and poorly controlled glucose levels due to the destruction of insulin-secreting pancreatic ß-cells. However, current ß-cell replacement therapies, involving pancreas and pancreatic islet transplantation are technically demanding and limited by donor availability. While embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells are intensely investigated, neither can be used due to safety issues. Skeletal muscle-derived stem cells (MDSC) are an attractive alternative cell source as they have the potential to undergo multilineage differentiation into beating pacemaker-like cells and neuronal cells. Hence, it is hypothesised that they can differentiate into pancreatic lineages. This led to the goals of this study, which were (1) to investigate the potential of MDSC to differentiate into mature insulin expressing cells in vitro and (2) to reduce hyperglycemia in mouse model type 1 diabetes. In this study, MDSC were isolated from mouse via a serial pre-plating based on the adhesive characteristics of cultured cells, in which the cells of interest adhered to plates at a later time for in vitro differentiation, while the non-adherence undifferentiated MDSC were used for in vivo study. The MDSC were found to spontaneously differentiate into islet-like aggregates and expressed ß-cell markers in vitro, as determined by immunofluorescence and reverse transcription PCR analyses. This was further confirmed by immunoblotting analysis showing expression of proteins required for ß-cell function, such as Nkx6.1, MafA and Glut2. The differentiation of MDSC into islet-like clusters demonstrated glucose responsiveness in vitro. In streptozotocin-induced T1D mouse models, intraperitoneal injection of the undifferentiated MDSC did not restore the blood glucose levels of the diabetic mice to normoglycemia despite successful engraftment of MDSC into the pancreatic tissues. Taken together, these data show that MDSC may serve as an alternative source of stem cells for the treatment of diabetes.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire. Section Sciences.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.