Thèse soutenue

Transplantation cellulaire dans le muscle squelettique : suivi de greffes de myoblastes à l'aide de l'imagerie par Résonance Magnétique Nucléaire SMALD/34-, une nouvelle catégorie de progéniteurs myogéniques

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Auteur / Autrice : Karine Vauchez
Direction : Marc Yves FiszmanJean-Thomas Vilquin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Thérapeutiques biotechnologiques
Date : Soutenance en 2009
Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

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Alors que la thérapie cellulaire dans le muscle squelettique représente un domaine de recherche en pleine expansion, de nombreux problèmes restent encore à résoudre avant d'obtenir un traitement efficace, notamment pour l'utilisation chez des patients atteints de maladies neuromusculaires. Parmi ces problèmes, citons la surmortalité cellulaire, l'absence de migration des cellules injectées, le rejet immunologique, les difficultés de suivi d'implantation et l'inefficacité relative de certains types cellulaires. Ce travail de thèse sur la transplantation cellulaire dans le muscle squelettique s'est donc articulé autour de 2 axes de recherche : (1) Le suivi de greffes de myoblastes à l'aide de l'Imagerie par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) et (2) La mise en évidence d'une nouvelle catégorie de progéniteurs myogéniques. Grâce à une haute résolution spatiale, l'imagerie par RMN devient un outil de suivi non invasif des protocoles de thérapie cellulaire. Préalablement à la transplantation, les cellules doivent être chargées avec un agent de contraste. La plupart des études utilisent les particules d'oxyde de fer qui offrent une forte sensibilité de détection. Dans un premier temps, nous avons validé un modèle de xénotransplantation de myoblastes humains dans le muscle squelettique de souris garantissant une élimination complète et rapide des cellules injectées. Ensuite, nous avons utilisé ce modèle pour évaluer les ferrites en tant que traceurs des cellules transplantées, A l'aide d'analyses histologiques, nous avons observé une disparition totale des cellules humaines en 6 jours alors que les particules de fer restaient détectables au niveau du site d'injection et colocalisaient avec les cellules murines infiltrées (macrophages) ou avoisinantes. Dans un second temps, utilisant ce même modèle, nous avons comparé l'évolution par RMN des contrastes induits par les cellules chargées soit en ferrites, soit en Gadolinium-DTPA (agent de contraste non particulaire), à la persistance des cellules humaines. Pendant 3 mois, le signal a régulièrement été évalué selon (1) la taille de l'aire marquée et (2) son contraste relatif par rapport au tissu environnant. En parallèle, une analyse immunohistochimique a permis d'évaluer la présence des cellules humaines. L'analyse des données a révélé que les modifications des contrastes ne reflétaient pas avec exactitude la présence des cellules greffées. En effet, le contraste induit par les ferrites était toujours visible 3 mois post-injection. L'utilisation des ferrites comme agent de contraste s'est donc révélée inadaptée et peut amener à des interprétations erronées dans les cas de mort cellulaire au cours de la transplantation. Bien que la rémanence du Gd-DTPA soit retardée (15 jours post-injection) par rapport au rejet des cellules, une élimination plus rapide associée à une quantification possible du signal convergent en faveur de l'utilisation de ce dernier en contrepartie des SPIOs. Les hypothèses concernant ces différences de comportements sont discutées. L'utilisation de progéniteurs myogéniques présentant de forts potentiels de survie, de prolifération et de régénération in vivo pourrait influencer positivement les résultats des traitements de thérapie cellulaire, et l'hétérogénéité du tissu musculaire justifie la recherche de nouveaux marqueurs de cellules primitives. L'aldéhyde déshydrogénase (ALDH) est connue pour être un marqueur de cellules souches hématopoïétiques, neurales ou épithéliales mammaires. Le second axe de recherche de ce travail de thèse a eu pour but d'identifier, le cas échéant, des populations cellulaires exprimant l'ALDH dans le muscle squelettique. Ainsi, l'ALDH s'est révélée correspondre à un marqueur d'une population cellulaire isolée à partir de biopsies musculaires humaines que nous avons appelés les SMALD. Deux sous-populations de SMALD présentaient des caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles différentes. Alors que les SMALD/34+ étaient plutôt associées à un profil de cellules mésenchymateuses, les SMALD/34-, n'exprimant pas le CD56 en initial, s'engagaient dans le lignage myogénique et présentaient un potentiel régénératif in vivo. Triées puis injectées en intramusculaire, elles ont été capables de proliférer in vivo avant de participer à la régénération du muscle lésé. Les SMALD/34- correspondent donc à une nouvelle population de progéniteurs musculaires non décrits à ce jour et pourraient être envisagées comme un outil de thérapie cellulaire pour pallier différentes maladies musculaires dégénératives. Cependant, leur amplification in vitro reste problématique puisque, dans nos conditions de culture, elles perdent leur phénotype initial de cellules ALDH+/34-/56-. Ceci reste, pour le moment, un obstacle majeur pour une utilisation à grande échelle. Cette étude princeps ouvre cependant la voie à différents types d'investigations dans les domaines de la biologie cellulaire, de la biologie moléculaire, et enfin celui des thérapeutiques.