Contribution au développement d’un produit de thérapie cellulaire à base de cellules stromales mésenchymateuses : effet de l’environnement et recherche de marqueurs de qualité

Contribution to the development of a cell therapy product based on mesenchymal stromal cells (MSC) : environmental effect and search for quality markers

• Auteur / Autrice : Naceur Charif
• Direction : Natalia de Isla, Isabelle Behm-Ansmant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 01/06/2021
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale BioSE - Biologie, Santé, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie moléculaire et physiopathologie articulaire (Vandœuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Reboul
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Natalia de Isla, Isabelle Behm-Ansmant, Hervé Petite, Florence Fioretti, Jérôme Larghero
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Petite, Florence Fioretti

Mots clés

Mots clés contrôlés

Espèces réactives de l'oxygène et de l'azote

Marqueurs biologiques

Immunomodulation

Micro-environnement cellulaire

Cultures cellulaires

Cellules stromales mésenchymateuses

Mots clés libres

Cellules stromales souches/mésenchymateuses

Expansion in vitro

Microenvironnement

Immunomodulation

Marqueurs de qualité

Espèces réactives de l’oxygène (ROS)

Sénescence

Mesenchymal stromal/stem cells

In vitro expansion

Microenvironnement

Immunomodulation

Quality markers

Reactive oxygen species (ROS)

Senescence

Résumé

Les cellules stromales/souches mésenhymateuses (CSM) sont une population hétérogène présente dans des tissus adultes et fœtaux. Elles sont intéressantes en médecine régénérative pour leurs propriétés de différenciation et d’immunomodulation via la sécrétion de facteurs solubles qui modulent la réponse immunitaire. Une étape d’expansion in vitro est nécessaire afin d’obtenir assez de cellules pour des applications cliniques, qui peut affecter la qualité CSM et doit être contrôlée afin de maintenir leur efficacité thérapeutique. Le premier objectif de ce travail de thèse, était d’étudier l’impact des conditions de culture (normoxie, hypoxie, le sérum de veau fœtal (SVF) ou le lysat plaquettaire humain (LPH) comme supplément de culture) sur le comportement et la fonctionalité des CSM de gelée de Wharton (CSM-GW) et de moelle osseuse (CSM-MO). Nous avons montré que les CSM cultivées en présence du LPH ont de meilleures propriétés clonogéniques et de prolifération accompagnées d’une faible sénescence. Par ailleurs, la culture en hypoxie améliore les propriétés immunosuppressives et amplifie l’effet du LPH sur les propriétés de migration. Le deuxième objectif était de trouver des marqueurs de qualité en lien avec la prolifération. Nous avons montré que miR-9 est associé aux faibles capacités de proliféraiton des CSM-GW et CSM-MO. Des expériences complémentaires permettraient de confirmer que ce marqueur est prédictif de la qualité des CSM. Le troisième objectif était d’étudier l’impact du contexte de stress oxydant et inflammatoire sur la fonctionnalité des CSM-GW. Nous avons montré que le peroxyde d’hydrogène (H2O2) induit la sénescence des CSM-GW ce qui altèrent les propriétés de migration et d’immunosuppression. Pour conclure, les CSM-GW et CSM-MO amplifiées en hypoxie avec du LPH, sont moins sénescentes et ont de meilleures propriétés de prolifération, de migration et d’immunosuppression. Néanmoins, des expériences complémentaires sont nécessaires afin de comprendre l’implication des ROS dans les propriétés immunosuppressives des CSM.

Mesenchymal Stromal/Stem Cells (MSC) are a heterogeneous population present in adult and fetal tissues. They are interesting in regenerative medicine for their differentiation and immunomodulation properties via the secretion of soluble factors that modulate the immune response. An in vitro expansion step is necessary to obtain enough cells for clinical applications, which can affect the MSC quality and must be controlled to maintain their therapeutic efficacy. The first objective of this thesis was to study the impact of culture conditions (normoxia, hypoxia, fetal calf serum (FCS) or human platelet lysate (HPL) as a culture supplement) on the behavior and functionality of Wharton's jelly (WJ-MSC) and bone marrow (BM-MSC) MSC. We showed that MSC cultured in the presence of HPL have better clonogenic and proliferative properties with low senescence. Moreover, culture in hypoxia improves immuosuppressive properties and amplifies the effect of LPH on migration properties. The second objective was to find quality markers related to proliferation. We have shown that miR-9 is associated with low proliferation capacities of WJ-MSC and BM-MSC. Further experiments should be performed to confirm that this marker is predictive of MSC quality. The third objective was to study the impact of oxidative stress and inflammatory context on WJ-MSC functionality. We have shown that hydrogen peroxide (H2O2) induces senescence of WJ-MSC which alters their migration and immunosuppression properties. To conclude WJ-MSC and BM-MSC expanded in hypoxia with HPL are less senescent and have better proliferation, migration and immunosuppression properties. Nevertheless, further experiments need to be performed to understand the involvement of ROS in the MSC immunosuppressive properties.