Traitement endoscopique et médecine régénérative utilisant des vésicules extracellulaires dans la prise en charge des fistules digestives

Endoscopic treatment and regenerative medecin using extracellular vesicles in the management of digestive fistulas

• Auteur / Autrice : Arthur Berger
• Direction : Gabriel Rahmi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 20/12/2021
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Paris Centre de Recherche Cardiovasculaire (Paris ; 2010-....)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Clément
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Clément, Frank Zerbib, Marc Barthet, Noëlle Mathieu, Amanda Andriola Silva Brun-Graeppi
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Frank Zerbib, Marc Barthet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Médecine régénératrice

Vésicules extracellulaires

Emploi en thérapeutique

Cellules souches

Gastroscopie

Gastrectomie longitudinale

Thérapeutique

Fistules

Mots clés libres

Fistules gastro-cutanées

Fistules post-opératoire

Sleeve gastrectomie

Endoscopie digestive

Thérapie par cellules souches

Vésicules extra-cellulaires

Gastrointestinal fistulae

Post-Surgical fistulae

Sleeve gastrectomy

Digestive endoscopy

Stem cell therapy

Extracellular vesicles

Regenerative medicine

Résumé

Introduction : Les fistules post-opératoires sont des complications fréquentes, responsables d'une morbi-mortalité élevée. La prise en charge de ces fistules est complexe. Les vésicules extracellulaires (VEs) ou « poussière cellulaire » représentent un outil innovant et prometteur de la médecine régénérative. L'objectif de ce travail de thèse est : 1/ Évaluer l'effet régénératif des VEs et leur voie d'administration dans un modèle connu de fistules colo-cutanées chez le rat. 2/ Développer des nouveaux modèles de fistules post-opératoires chez le petit (rat) et le gros (porc) animal. 3/ Évaluer l'efficacité des VEs dans les cicatrisations de fistules gastro-cutanées post-sleeve gastrectomie chez le petit animal (rat) et validation des résultats chez le gros animal (porc). 4/ Premier résultat clinique chez l'homme de l'utilisation d'un gel de pluronic seul. Méthodes : Nous avons évalué l'effet des VEs sur la fermeture des fistules digestives, sur trois modèles animaux de fistules digestives chez le rat et le porc. Nous avons utilisé un modèle de fistules colo-cutanées déjà connu chez le rat et créé un modèle de fistules gastro-cutanées sur sleeve gastrectomie chez le rat puis chez le porc. Les modèles de fistules gastro-cutanées étaient proches des cas de fistules post-opératoires chez l'homme. Après la création du trajet de fistules les animaux ont été randomisés en plusieurs groupes de traitement (contrôle, gel seul, gel + VEs), et dans le modèle de fistules gastro-cutanées chez le rat nous avons également testé deux autres groupes de traitements (adsc, VEs seule). Résultats : Dans le modèle de fistules colo-cutanées le taux de fermeture des fistules était significativement plus important dans le groupe gel + VE. Les résultats de bio-distribution des VEs par TEP-IRM avec marquage des EVs par [89Zr], ont montré une meilleure distribution des VEs administrées localement. Dans le modèle de fistules gastro-cutanées chez le rat les meilleurs résultats thérapeutiques ont été observés pour les groupes adsc, EV et gel + EV fistules par rapport au gel seul et au contrôle. Les résultats obtenus dans le modèle porcin ont validé ceux du modèle de rat. Les premiers résultats du gel seul chez l'homme montrent une innocuité du gel et une efficacité partielle sur la fermeture des fistules. Conclusion : Ces études sur le petit et gros animal confirment que les VEs présentent des propriétés régénératives. En effet, l'application de VEs induisait une fermeture significative des fistules associée à une diminution de l'inflammation et de la fibrose. Ces résultats prometteurs nous incitent à évaluer ce traitement dans le cadre d'une étude clinique de phase I/II.

Introduction: Post-operative fistulas are frequent complications, responsible for a high morbidity and mortality. The management of these fistulas is complex. Extracellular vesicles (EVs) or ''cell dust'' represent an innovative and promising tool in regenerative medicine. The objective of this thesis is: 1/ To evaluate the regenerative effect of EVs and their route of administration in a known model of colo-cutaneous fistulas in rats. 2/ To develop new models of post-operative fistulas in small and large animals. 3/ To evaluate the efficacy of EVs in the healing of post-sleeve gastrectomy gastro-cutaneous fistulae in small animals (rats) and to validate the results in large animals (pigs). 4/ First human clinical result of the use of pluronic gel alone. Methods: We evaluated the effect of VEs on the closure of digestive fistulas in three animal models of digestive fistulas in rats and pigs. We used an existing rat model of colocutaneous fistulas and created a gastrocutaneous sleeve gastrectomy model in rats and pigs. The gastro-cutaneous fistula models were similar to postoperative fistula cases in humans. After the creation of the fistula pathway the animals were randomised into several treatment groups (control, gel only, gel + VEs), and in the rat gastro-cutaneous fistula model we also tested two other treatment groups (adsc, VEs only). Results: In the colo-cutaneous fistula model, the rate of fistula closure was significantly higher in the gel + VE group. The results of bio-distribution of EVs by PET-MRI with [89Zr] labelling of EVs showed a better distribution of locally administered EVs. In the rat model of gastro-cutaneous fistulas the best therapeutic results were observed for the adsc, EV and gel + EV fistula groups compared to gel alone and control. The results obtained in the porcine model validated those of the rat model. Initial results for the gel alone in humans show safety of the gel and partial efficacy on fistula closure. Conclusion: These studies on small and large animals confirm that EVs have regenerative properties. Indeed, the application of EVs induced a significant closure of fistulas associated with a decrease in inflammation and fibrosis. These promising results encourage us to evaluate this treatment in a phase I/II clinical trial.