Rôle thérapeutique des vésicules extracellulaires des cellules stromales mésenchymateuses dans l'arthrose : impact de la sénescence

Therapeutic role of extracellular vesicles from MSC in osteoarthritis : Impact of senescence

• Auteur / Autrice : Jérémy Boulestreau
• Direction : Danièle Noël
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 15/12/2021
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut en médecine régénératrice et de biothérapie (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Francis Berenbaum
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Danièle Noël, Francis Berenbaum, Claire Vinatier, Victorine Douin-Echinard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Francis Berenbaum, Claire Vinatier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Arthrose

Vésicules extracellulaires

Cellules stromales mésenchymateuses

Mots clés libres

Cellules souches mésenchymateuses

Vésicules extracellulaires

Arthrose

Sénescence

Vieillissement

Mesenchymal stem cells

Extracellular vesicles

Osteoarthritis

Senescence

Aging

Résumé

L’âge est le facteur de risque le plus important dans l’incidence des maladies dégénératives et notamment l’arthrose, qui est caractérisée par l’accumulation de cellules sénescentes au niveau des articulations. A ce jour, il n’existe pas de traitement curatif de l’arthrose. Parmi les approches thérapeutiques en cours d’évaluation, l’injection de cellules stromales mésenchymateuses du tissu adipeux (ASCs) a montré des résultats prometteurs dans des études pré-cliniques et cliniques. Elles exercent leurs propriétés régénératrices au travers de la sécrétion de médiateurs libérés dans le milieu extracellulaire ou contenus dans des vésicules extracellulaires (EV). L’objectif de mon travail de thèse a été d’étudier l’impact de l’âge des ASCs utilisées pour produire des EV, en particulier l’impact de la sénescence, sur leur rôle thérapeutique dans l’arthrose.Nous avons développé un modèle d’ASCs sénescentes et montré que les EV qu’elles produisent conservent en partie les capacités des EV saines à réguler le phénotype des chondrocytes humains arthrosiques in vitro. En revanche, les EV d’ASCs sénescentes perdent leur effet thérapeutique dans un modèle murin d’arthrose induite à la collagénase. En parallèle, nous avons testé l’effet sénoprotecteur des EV dérivées d’ASCs saines dans deux modèles de chondrocytes induits en sénescence par un stimulus inflammatoire (IL1β) ou par induction de dommages à l’ADN (étoposide). Dans ces deux modèles, les EV d’ASCs saines freinent l’induction de la sénescence des chondrocytes suggérant que ce mécanisme d’action participe à leur effet bénéfique dans l’arthrose.En conclusion, nous avons montré que les EV isolées d’ASCs sénescentes perdent leurs propriétés thérapeutiques dans l’arthrose et mis en évidence un effet sénoprotecteur des EV d’ASCs saines sur des chondrocytes arthrosiques in vitro.

Age is the most important risk factor in the incidence of degenerative diseases, especially osteoarthritis (OA), which is characterized by the accumulation of senescent cells in joints. Currently, there is no cure for osteoarthritis. Among the therapeutic approaches that are being evaluated, the injection of adipose mesenchymal stromal cells (ASCs) has shown promising results in pre-clinical and clinical studies. They exert their regenerative properties through the secretion of mediators released into the extracellular medium or contained in extracellular vesicles (EV). The objective of my PhD thesis was to evaluate the impact of the age of ASCs used to produce EVs, in particular the impact of senescence, on their therapeutic effect in osteoarthritis.We developed a model of senescent ASCs and showed that their EVs maintain the ability of EV from healthy ASCs to regulate in vitro the phenotype of human OA chondrocytes. By contrast, EV from senescent ASCs lose their therapeutic effect in the mouse model of collagenase-induced osteoarthritis. In parallel, we tested the senoprotective effect of EVs derived from healthy ASCs in two models of chondrocytes induced in senescence using either an inflammatory (IL1β or a DNA damage (etoposide) stimulus. In the two models, EV from healthy ASCs prevent the induction of senescence on chondrocytes suggesting that this mechanism plays a role in their beneficial effect in OA.In conclusion, we provided evidence that EV isolated from senescent ASCs lose their therapeutic properties in osteoarthritis and demonstrated a senoprotective effect of EVs from healthy ASCs on OA chondrocytes in vitro.