Evaluation préclinique d'une approche thérapeutique fondée sur l'utilisation de cellules souches mésenchymateuses associées à des biomatériaux et/ou de molécules régénératrices dans l'ischémie cérébrale

by Marie-Sophie Quittet

Doctoral thesis in Biomolécule, pharmacologie, thérapeutique TH503

Under the supervision of Myriam Bernaudin and Omar Touzani.

defended on 2014

in Caen , under the authority of École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime) , in a partnership with Imagerie et stratégies thérapeutiques des pathologies cérébrales et tumorales (Caen ; 2012-2016) (laboratoire) .

Thesis committee President: Pascale Schumann-Bard.

Thesis committee members: Myriam Bernaudin, Omar Touzani, Pascale Schumann-Bard, Nathalie Kubis, Dulcé Papy-Garcia, Denis Barritault, Claudia Montero-Menei.

Examiners: Nathalie Kubis, Dulcé Papy-Garcia.

Alternative Title

Preclinical evaluation of a therapeutic approach using mesenchymal stem cells in association with biomaterials and/or regenerative molecules in stroke

Abstract

The ischemic stroke is a dramatic disease for which it is necessary to develop new treatments. The cellular therapy using mesenchymal stem cells has shown hopeful results in this context but the development of strategies to increase their efficiency is needed. Firstly, we have studied, in a transient ischemic stroke model in the rat, the effect of MSCs associated with biomaterial: PAMs (pharmacologically active microcarriers) releasing or not VEGF (vascular endothelial growth factor). The studies underscore that the adhesion of MSCs on PAMs promotes the differentiation of MSCs toward a neuronal phenotype and the addition of VEGF released by PAMs increases the angiogenesis into the implantation site as the neuroblasts migration toward the ischemic area. Secondly, we analysed, in the ischemic stroke context, the RGTA effect (ReGeneraTing Agent) known as an extracellular matrix agent able to improve the scaring in many diseases like hind limb ischaemia by linking and protecting factors including VEGF. We have shown, for the first time, the neuroprotective effect of RGTA in a transient model of focal cerebral stroke in rats associated with a persistent improvement in functional recovery. A further improvement of the beneficial effects of RGTA was observed when RGTA is combined with MSCs. The RGTA represents a promising treatment for ischemic stroke, especially in association with MSCs. To conclude, combined treatments with MSCs using molecular strategies or biomaterials would be hopeful strategies for the treatment of ischemic stroke.

keywords

• Ischémie cérébrale -- Thérapeutique -- Thèses et écrits académiques
• Cellules stromales mésenchymateuses -- Thèses et écrits académiques
• Exploration fonctionnelle -- Thèses et écrits académiques
• Biomatériaux -- Thèses et écrits académiques
• Matrice extracellulaire -- Thèses et écrits académiques
• Héparanes mimétiques -- Thèses et écrits académiques
• Neuroprotecteurs -- Thèses et écrits académiques

Abstract

L‘accident vasculaire cérébral (AVC) ischémique est une maladie dévastatrice pour laquelle il est nécessaire de développer de nouveaux traitements. La thérapie cellulaire utilisant les cellules souches mésenchymateuses (CSM) s’est montrée prometteuse dans ce contexte mais le développement de stratégies pour accroitre leur efficacité est nécessaire. Nous avons étudié, dans un modèle d’ischémie cérébrale transitoire chez le rat, l’effet des CSM associées à des biomatériaux : les PAM (pharmacologically active microcarriers), relargant ou non du VEGF (vascular endothelial growth factor). Les résultats montrent que les PAM favorisent la différenciation des CSM vers un phénotype neuronal et que l’ajout du VEGF libéré par les PAM augmente l’angiogenèse au niveau du site d’implantation ainsi que la migration de neuroblastes vers la région ischémique. Nous avons également étudié dans le contexte de l’ischémie, l’effet du RGTA (ReGeneraTing Agent) connu pour favoriser la cicatrisation tissulaire dans plusieurs maladies dont l’ischémie des membres inférieurs, en liant et protégeant notamment le VEGF. Pour la première fois, un effet protecteur du RGTA a été mis en évidence dans un modèle d’ischémie cérébrale transitoire chez le rat, associé à une amélioration de la récupération fonctionnelle. Ces effets sont potentialisés lors d’une association avec des CSM. Le RGTA représente donc un traitement prometteur de l’ischémie cérébrale, particulièrement lorsqu’il est associé aux CSMs. En conclusion, les traitements combinés à des CSM utilisant des approches moléculaires ou des biomatériaux pourraient être des stratégies prometteuses pour le traitement de l’AVC.