Nouvelles stratégies thérapeutiques des affections articulaires du cheval : évaluation du potentiel thérapeutique des chondrocytes autologues et des cellules souches de cordon ombilical (sang et gelée de Wharton) : vers l'industrialisation de cellules médicaments.

New therapeutic strategies for articular disorders in the equine model : therapeutic potential evaluation of autologous chondrocytes and umbilical cord stem cells (from umbilical cord blood and Wharton jelly) : toward industrialization of drug cells

• Auteur / Autrice : Rodolphe Rakic
• Direction : Philippe Galéra
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 05/09/2017
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie, génétique et thérapies ostéoarticulaires et respiratoires (Saint-Contest, Calvados ; 2017-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Cadoré
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Galéra, Françoise Redini, Jean-Thomas Vilquin, Stéphane Maddens, Magali Demoor, Nathalie Mohr
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Françoise Redini, Jean-Thomas Vilquin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génie tissulaire

Cellules stromales mésenchymateuses

Emploi en thérapeutique

Chondrocytes

Cheval -- Maladies

Maladies du cartilage

Mots clés libres

Transplantation de chondrocytes autologues

Sang placentaire

Gelée de Wharton

Arthrose

Chondrogenèse

Matrice extracellulaire

Ingénierie tissulaire du cartilage

Cartilage tissue engineering

Horse

Chondrocyte

Umbilical cord blood

Osteoarthritis

Chondrogenesis

Extracellular matrix

Matrix-induced autologous chondrocytes implantation

Mesenchymal stem/stromal cells

Umbilical cord blood, umbilical cord matrix

Chondral defects

Résumé

Les affections articulaires touchant le cartilage, telles que les lésions focales et l’arthrose, correspondent aux principales causes de baisse de performance et d’arrêt prématuré de la carrière sportive du cheval. Ainsi, le traitement des affections du cartilage représente un enjeu vétérinaire majeur dans le monde équin, du fait des importantes pertes financières qu’elles occasionnent à la filière. Les faibles capacités de réparation intrinsèque du cartilage, ainsi que l’absence de thérapie à long terme des dommages cartilagineux, nécessitent le recours à des thérapies de nouvelles générations telle que l’ingénierie tissulaire du cartilage. Dans ce cadre, notre étude s’est attachée à comparer différents types cellulaires pour la génération de cartilage in vitro, afin d’envisager une implantation pour traiter les atteintes cartilagineuses chez le cheval. Une technique initialement développée chez l’Homme, la transplantation de chondrocytes autologues, représente toujours un « gold standard » en ingénierie tissulaire du cartilage. Dans ce travail de thèse, après avoir développé une nouvelle génération de substitut cartilagineux de haute qualité biologique, à partir de chondrocytes articulaires équins, des limites techniques et biologiques inhérentes au type cellulaire persistent. Ainsi, nos travaux se sont tournés vers la recherche de types cellulaires alternatifs. Les cellules souches/stromales mésenchymateuses (CSM) néonatales issues de cordon ombilical telles que les CSM de sang placentaire (CSM-SPL) et les CSM de gelée de Wharton (CSM-GW) pourraient représenter un avantage thérapeutique du fait de leur isolement non-invasif, de leur forte prolifération cellulaire et de leur capacité de différenciation en chondrocyte. Il est néanmoins indispensable de définir le meilleur candidat thérapeutique, parmi ces deux sources cellulaires, pour l’obtention d’un substitut cartilagineux de qualité biologique optimale. Ces résultats de thèse ont montré d’importantes différences dans le processus de chondrogenèse de ces deux sources de CSM néonatales et plaident en faveur de l’utilisation des CSM-SPL dans le cadre d’une stratégie thérapeutique d’ingénierie tissulaire du cartilage équin. Ces travaux ont permis une meilleure compréhension de la biologie du chondrocyte et des CSM. De surcroît, ces travaux permettent d’envisager de futurs essais cliniques chez le cheval, afin de traiter les affections articulaires de ce modèle gros animal.

Articular cartilage disorders, such as focal defects and osteoarthritis, are the main causes of decreased performance or early retirement of sport- and racehorses. Thus, cartilage disorders represent a major veterinary issue in the equine industry, due to significant financial losses. Poor intrinsic cartilage repair properties and the absence of long- term therapy for cartilage defects lead to the development and use of new generation therapies such as autologous chondrocytes implantation. In this context, our study aimed to compare different cell types for the in vitro cartilage generation, in order to implant the biological substitute to treat cartilage defects in the horse. A therapeutic strategy initially developed in human medicine, the autologous chondrocytes transplantation, always represents a "gold standard" in cartilage tissue engineering. In the present study, after developing a new generation of cartilaginous substitute of high biological quality, composed of equine articular chondrocytes, technical and biological limits inherent to the cell type persist. Thus, we have used alternative cell types such as neonatal mesenchymal stem/stromal cells (MSCs) from umbilical cord, such as umbilical cord blood MSC (UCB-MSCs) and umbilical cord matrix or Wharton jelly MSCs (UCM- MSCs). These MSCs sources could represent a therapeutic advantage due to their non-invasive isolation, their high cell proliferation and their ability to differentiate into chondrocytes. Nevertheless, it is essential to define the best therapeutic candidate between these two MSCs sources, to obtain an optimal quality for the neocartilaginous substitute. Our data highlighted important differences in the chondrogenesis process of these two neonatal MSCs sources, allowing us to consider UCB-MSCs as the best therapeutic candidate for equine cartilage tissue engineering. This work allows a better understanding of the chondrocyte and MSCs biology. Moreover, this work leads the way to setting-up future clinical trials in the horse, in order to treat articular defects of this large animal model.