Effet de l’association des basses concentrations d’O2 et des cellules stromales mésenchymateuses sur l’expansion ex vivo des cellules souches et progénitrices hématopoïétiques

Effect of the combination of low 02 concentration and mesenchymal stroml cells on ex vivo expansion of hematopoietic stem and progenitor cells

• Auteur / Autrice : Mohammad Hammoud
• Direction : Zoran Ivanovic
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 02/10/2012
• Etablissement(s) : Besançon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Interactions hôte-greffon-tumeur et ingénierie cellulaire et tissulaire (Besançon)
• Jury : Président / Présidente : Bruno Delorme
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Zoran Ivanovic, Bruno Delorme, Jean-Jacques Lataillade, Jorge Domenech, Pierre Tiberghien
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Jacques Lataillade, Jorge Domenech

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interleukine 3

Placenta

Cellules stromales mésenchymateuses

Cellules souches hématopoïétiques

Antigène CD34

Teneur en oxygène

Cultures cellulaires

Mots clés libres

Basses concentrations d'02

Expansion ex vivo

Co-culture

Cellules souches hématopoîétiques

Greffon placentaire

Cellules stromales mésenchymateuses

Interleukine - 3

CD34

Low concentrations of 02

Expansion ex vivo

Co-culture

Hematopoietic stem cells

Placental graft

Mesenchymal stromal cells

Interleukine - 3

CD34

Résumé

Afin d’améliorer au mieux le greffon placentaire, nous suggérons de réaliser sa culture d’expansion ex vivo dans des conditions proches de l’environnement des cellules souches hématopoïétiques in vivo. Ainsi, nous proposons que la co-culture de cellules CD34+ placentaires avec des cellules stromales mésenchymateuses (CSM) à basses concentrations d’O2 (BC-O2) pourrait contribuer à équilibrer les processus d’autorenouvellement et de différenciation afin d’obtenir un greffon optimisé. Sur le plan fonctionnel, nos résultats confirment un effet bénéfique de notre modèle expérimental par rapport aux conditions où figure la culture simple et/ou l’oxygénation atmosphérique (20%) en termes du maintien de progéniteurs (PH) primitifs (pré-CFC) et de cellules souches Scid-Repopulating Cells (SRC). Sur le plan quantitatif, l’amplification des cellules CD34+ et des PH engagés, bien qu’elle soit en retrait dans nos conditions de référence par rapport à la condition de 20% d’O2, elle demeure néanmoins importante. Par ailleurs, le rôle de l’IL-3 exogène se montre crucial à BC-O2 notamment en co-culture à 1,5% d’O2 où elle permet non seulement de préserver mais aussi d’amplifier le taux de SRC par rapport au témoin de cellules CD34+ de J0. Enfin, l’étude de la sécrétion des facteurs solubles et l’expression des marqueurs phénotypiques sur les CSM montre que l’IL-6, le VEGF et l’IL-8 sont plus sécrétés et les CD146, CD49a, CD54, CD200 et CD105 sont plus exprimés après incubation à 5% d’O2. Cependant, l’implication réelle de ces facteurs et antigènes dans l’effet paracrine et/ou de contact cellulaire direct menés par les CSM dans notre protocole requiert de nouvelles investigations

To optimize at best the hematopoietic engraftment, we suggest in this work to improve the ex vivo expansion conditions by moving them closer to physiology. Indeed, we propose to culture placental CD34+ (HSC/PH) on MSC layer in combination with LO2-C to ensure the amplification of HP together with the maintenance/expansion of HSC. Compared to the single culture and/or atmospheric oxygenation, our experimental model allows a better maintenance of primitive HP (Pre-CFC) and HSC together with a quite good amplification of total cells, CD34+ cells and committed HP despite of lower than control condition. Moreover, exogenous IL-3 shows crucial effect in co-culture at LO2-C (1.5% O2) since its addition better preserves and even increases the number of HSC compared to the CD34+ cells control from D0. We then studied the secretion of soluble factors in culture supernatants and found that IL-6, VEGF and IL-8 were present in larger quantities at LO2-C in both co-culture and MSC culture. Finally, the CD146, CD49a, CD54, CD200 and CD105 membrane antigens appear to be up-regulated in MSCs when incubated at 5% O2. However, the involvement of these factors and antigens in paracrine effect and/or direct cell to cell contact mechanisms at LO2-C requires further investigations. In conclusion, the combination of LO2-C and MSC would be promising in the field of HSC/PH grafts expansion to achieve its main objective of reducing the post-transplant cytopenia period together with maintaining the long-term graft potential