Cellules stromales du tissu adipeux et cicatrisation : de la compréhension à l'application clinique pédiatrique

Pediatric adipose derived stroma cells and wound healing : from in vitro features to pediatric clinical applications

• Auteur / Autrice : Olivier Abbo
• Direction : Valérie Planat-Benard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiopathologie
• Date : Soutenance le 18/12/2015
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tissu adipeux

Chirurgie pédiatrique

Médecine régénératrice

Mots clés libres

Adipose

Régénération

Enfants

Adipose stromo cell

Wound wealing

Regeneration

Children

Burn

Résumé

La prise en charge des pathologies malformatives ou acquises dans le cadre pédiatrique a fait des progrès considérables au cours des dernières décennies. Cependant certaines prises en charge chirurgicale ne sont toujours pas optimales. C'est pourquoi la médecine régénérative représente une voie d'intérêt en chirurgie pédiatrique. Si différents types cellulaires ont été proposés, les cellules stromales issues du tissu adipeux sont une source intéressante de cellules pour l'ingénierie tissulaire car elles sont abondantes, faciles à prélever et sans problème éthique sous jacent, tout en conservant de multiples potentialités de différenciation. Si de nombreuses publications rapportent l'utilisation des ASC issues de donneurs adultes pour des protocoles précliniques ou cliniques, peu d'études se sont intéressées aux cellules issues de donneurs pédiatriques. L'objectif de ce travail était donc d'obtenir des données exhaustives sur les cellules d'enfant et notamment en fonction de leur âge. Outre les données in vivo, nous avons mis en place un protocole d'étude dans deux modèles murins. 77 enfants ont été prélevés de 1 g de tissu adipeux sous cutané selon les protocoles de collection biologique ASChild 1 et 2. Les cellules ont été séparées en 2 groupe (> et <à 1 an) et mis en culture afin d'étudier différents paramètres (taux d'extraction et de prolifération, phénotype, immunomodulation, formation de CFU-F, potentiel de différenciation en différentes lignées). Peu de différences ont pu être mis en évidence en fonction de l'âge si ce n'est un taux d'extraction cellulaire et une prolifération légèrement plus importante chez les donneurs les plus jeunes. De plus, une étude globale de l'expression génique en utilisant une technique de puce microarray n'a décelé une expression différentielle dans seulement 305 gènes (217 down et 8 up regulés) des pASC par rapport aux ASC adultes, sans différence notée entre les différents groupes d'âge. Afin d'évaluer le potentiel angiogénique des cellules pédiatriques (caractéristique bien connue des ASC), nous avons utilisé un modèle d'ischémie aigue de membre murin. Une ligature du pédicule fémoral était réalisée puis les cellules préalablement mises en culture étaient injectées au sein des loges musculaires de la patte (1 million de cellules dans 60 microl). 29 souris ont pu être traitées selon ces modalités par 6 prélèvements pédiatriques (2 du groupe 1, n=9 et 4 du groupe 2, n=20) et comparées à 30 souris injectées avec du Nacl. Le suivi longitudinal sur 14 jours a mis en évidence une amélioration de la microvascularisation grâce à l'étude microangiographique. D'autre part l'étude histologique a confirmé la viabilité des cellules au terme du suivi ainsi que la proximité des cellules avec les structures vasculaires. Afin de préciser le potentiel des pASC dans la cicatrisation cutanée, 4 prélèvements (2 groupes 1 et 2 groupes 2, n=20) ont été étudiés dans notre modèle murin de brûlure par ébouillantement et comparée à des souris contrôle (n=10). Les pASC permettent une amélioration des paramètres de cicatrisation (épithélialisation, contraction) au cours du suivi de 21 jours. Une amélioration de la vascularisation cutanée évaluée par laser doppler est observée en parallèle. Enfin les cellules ont pu être suivie pendant 21 jours in vivo et possèdent là encore une bonne viabilité au terme du suivi. Ce travail a permis de définir des paramètres essentiels dans l'optique d'une utilisation future des pASC dans la prise en charge des pathologies malformatives ou acquises de l'enfant. Néanmoins certains paramètres doivent être encore précisés comme le potentiel de tumorogénicité à long terme et le mode de délivrance le plus optimal.

Adipose derived mesenchymal stromal cells (ASC) are currently tested in regenerative medicine to promote tissue reconstruction after injury. In autologous purpose the possible loss of therapeutic function and cell properties during aging have been questioned in adult. To date no reliable information is available concerning ASC from pediatric patients and a better knowledge is required to intend their use for clinical applications. To address this issue, subcutaneous adipose tissue was collected from 27 donors aged 0-1 year and 50 donors aged 1-12 years and compared to adult ASC. Cells from the stromal vascular fraction (SVF) and subsequent cultured ASC were tested in vitro for their extraction and proliferation yield, phenotype, immunomodulation effect, CFU-F content, adipogenic, osteoblastic and angiogenic potentials. Only a slightly higher amount in cell number and proliferative rate were found. None of the other parameters was significantly different. In vivo, pediatric ASC induced an increase in microangiographic score in a mouse model of limb ischemia, even though improvement in vascular density was not significantly correlated to limb rescue. Finally mRNA analysis using microarray approach identified that only 305 genes were differentially expressed (217 down- and 88 up-regulated) in pediatric versus adult ASC, confirming that ASC from both groups of age shared very close intrinsic properties. Finally, we assessed the potentiality of pASC in a murine burn model, designed to cope with our daily practice as pediatric surgeons. We confirmed that cellular therapy based on pASC is effective as it improves early wound healing parameters (epithelialization, retraction). Laser Doppler analysis shows an higher local cutaneous blood flow with ASC than with NaCl. Moreover, we were able to follow the presence of the cells during 21 days. This work precises essential pASC features, which assessment was mandatory before considering a clinical use for malformative or acquired pathology during childhood. Nevertheless, precise understanding of ASC action mechanism needs to be completed as long term inocuity needs to be confirmed and mode of delivery to be adapted to a potential surgical use.