Développement d'une matrice extracellulaire humaine pour la génération de modèles pancréatiques en 3D

Development of a human extracellular matrix for the generation of 3D pancreatic models

• Auteur / Autrice : Anastasia Papoz
• Direction : Xavier Gidrol, Amandine Pitaval
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie, instrumentation, signal et imagerie pour la biologie, la médecine et l'environnement
• Date : Soutenance le 17/03/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Biosciences et bioingénierie pour la santé (Grenoble, Isère, France ; 2022-....)
• Jury : Président / Présidente : Sandrine Cornali Lablanche
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Richard Tomasini
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dominique Sigaudo-Roussel, Giuseppe Orlando

Mots clés

Mots clés contrôlés

Médecine régénératrice

Cancer

Pancréas

Matrice extracellulaire

Mots clés libres

Diabète

Décellularisation

Microenvironnement

Cancer du pancréas

Matrice extracellulaire

Tissu-Adipeux

Diabetes

Decellularization

Microenvironment

Pancreatic cancer

Extracellular matrix

Adipose tissue

Résumé

Au moment du diagnostic d’un cancer du pancréas, 40 à 65% des patients souffrent d’un diabète. Ces dernières années, des mécanismes observés dans les marqueurs associés au diabète de type 2 (hyperglycémie, résistance à l’insuline et obésité) ont été mis en évidence comme facteurs de risques potentiels du développement du cancer du pancréas. Avec un taux de survie de 9% à 5 ans, l’incidence et la mortalité croissantes liées à ce cancer en font un enjeu de santé publique majeur. Une meilleure compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires reliant ces deux pathologies pourrait contribuer à la découverte de nouveaux biomarqueurs, voire de nouvelles cibles thérapeutiques pour le cancer du pancréas.En ce sens, ce projet de thèse vise à étudier le rôle du microenvironnement diabétique sur l’initiation du cancer du pancréas. A partir de prélèvements de tissus adipeux humains, un hydrogel biocompatible pour la culture cellulaire en 3-dimensions a été développé. Cet hydrogel appelé atdECM (adipose tissue decellularized extracellular matrix) permet de modéliser un microenvironnement humain. Pour cela, chaque étape du procédé (décellularisation, délipidation, lyophilisation, broyage et digestion enzymatique) a été mise au point et optimisée. Un ensemble de tests a été établi pour permettre la caractérisation des propriétés biochimiques et biomécaniques de cet hydrogel. Ainsi, l’atdECM, riche en facteurs de croissance et en cytokines, s’est révélée être permissive à la culture 3D de cellules pancréatiques et prostatiques. Il permet également une amélioration de la survie de pseudo-îlots endocrines pancréatiques, ainsi que le maintien de leur fonctionnalité sur plusieurs semaines. Enfin, cet hydrogel permet la différenciation de cellules souches adipeuses en cellules productrices d’insuline.Ainsi, cette matrice ouvre de nombreuses perspectives d’application tant pour le développement de modèles cellulaires physiopathologiques humains, que pour son utilisation future en médecine personnalisée et régénératrice.

At the time of diagnosis of pancreatic cancer, 40-65% of patients have diabetes. In recent years, mechanisms observed in markers type 2 diabetes hallmarks (hyperglycemia, insulin resistance and obesity) have been identified as potential risk factors for the development of pancreatic cancer. With a survival rate of 9% at 5 years, the increasing incidence and mortality of pancreatic cancer make it a major public health issue. A better understanding of the cellular and molecular mechanisms linking these two pathologies could help in the discovery of new biomarkers and even new therapeutic targets for the pancreatic cancer.In this way, this PhD project aims at studying the role of the diabetic microenvironment on pancreatic tumor initiation. From human adipose tissue samples, a biocompatible hydrogel for cell culture in 3-dimensions has been developed. This hydrogel called atdECM (adipose tissue decellularized extracellular matrix) allows to model a human microenvironment. For this purpose, each step of the process (decellularization, delipidation, lyophilization, grinding and enzymatic digestion) was developed and optimized. A set of tests was established to allow the characterization of the biochemical and biomechanical properties of this hydrogel. Thus, atdECM, rich in growth factors and cytokines, has been shown to be permissive to the 3D culture of pancreatic and prostate cells. It also improves the survival of pancreatic endocrine pseudo-islet and maintains their functionality over several weeks. Finally, this hydrogel allows the differentiation of adipose stem cells into insulin-producing cells.Thus, this matrix offers many possible applications, including the development of human pathophysiological cellular models as well as for its future use in personalized and regenerative medicine.