Découpler la tumorigénicité du potentiel de différenciation dopaminergique des IPSCs en agissant sur Glypican4 : combiner des études de différenciation in vitro avec des essais précliniques pour la thérapie de la maladie de Parkinson

Uncoupling tumorigenicity from dopaminergic differentiation potential of hiPSCs by acting on Glypican4 : combining in vitro differentiation studies with preclinical studies for Parkinson's disease therapy

• Auteur / Autrice : Serena Corti
• Direction : Rosanna Dono
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie du développement
• Date : Soutenance le 13/12/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Biologie du Développement de Marseille (IBDM)
• Jury : Président / Présidente : François Féron
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ernest Arenas, Annalisa Fico

Mots clés

Mots clés contrôlés

Glypicanes

Maladie de Parkinson

Cellules souches pluripotentes induites

Thérapeutique cellulaire

Mots clés libres

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Résumé

Les cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSC) constituent une avancée décisive pour la science biomédicale, car elles peuvent générer un nombre illimité de cellules pour la thérapie cellulaire (TC). La différentiation de neurones dopaminergiques (DA) à partir d’hiPSC est très prometteuse pour la TC dans la maladie de Parkinson (MP), mais les protocoles de différenciation ne sont pas optimisés: l'efficacité de différenciation varie et des SC non différenciés peuvent provoquer une tumeur lors d'une transplantation. J'ai étudié la possibilité d'augmenter la différenciation d’hiPSC en neurones DA, en modulant la perception de la signalisation cellulaire, par la régulation négative du héparan-sulfate protéoglycane Glypican4 (GPC4). J'ai observé que la régulation négative de GPC4 est une stratégie efficace pour augmenter la différenciation DA, comme l'indique l'augmentation des marqueurs DA in vitro et in vivo après transplantation dans le striatum de rats modèles pour la MP. De plus, dans les cellules GPC4-mut les marqueurs de cellules souches neurales étaient diminués ou identiques aux contrôles et des voies alternatives étaient dérèglées. Enfin, suite à une xénogreffe chez des souris, j’ai observé que la régulation négative de GPC4 réduit la formation de tumeurs. Cette altération du potentiel tumorigène pourrait réduire les risques de tumeurs dans les TC. L’ensemble des résultats de cette thèse fournissent de nouvelles informations sur la génération de cultures DA, ainsi que des protocoles de différenciation plus standardisés, qui peuvent être utilisés pour augmenter l’efficacité, le rendement et la qualité des produits thérapeutiques dérivés de hiPSC.

Human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) are a breakthrough for biomedical science, as they can generate an unlimited number of cells for cell replacement therapy (CRT). The derivation of dopaminergic (DA) neurons from hiPSCs is very promising for CRT in Parkinson´s disease (PD). Nevertheless, differentiation protocols are not optimal: the differentiation efficiency varies in different experiments and persisting SCs can cause tumour growth after transplantation. I investigated the possibility of increasing hiPSC differentiation into DA neurons by modulating cell signalling perception through Glypican4 (GPC4) downregulation. GPC4 is a heparan sulphate proteoglycan that is crucial for fine-tune perception of extracellular cues. I observed that GPC4 downregulation is an efficient strategy to increase specifically DA differentiation, as assessed by upregulation of DA markers in GPC4-mutant cells both in vitro and in vitro after transplantation into the striatum of PD rats. Moreover, in GPC4-mut line, neural SC markers were downregulated or equally expressed and alternative fates were disadvantaged in vitro. Finally, by performing flank xenograft in nude nice, I observed that GPC4 downregulation can also impair tumor development, thus revealing a potential relevance for hiPSC-based CRT. Generally, the results of this thesis provide new insights into generation of standardized vmDA cultures, which can be used to increase efficiency, throughput scale and quality of hiPSC-derived therapeutic products.