BIOTHÉRAPIE ACELLULAIRE POUR LA PREVENTION DES LESIONS D'ORGANES INDUITES PAR UN CHOC HEMORRAGIQUE TRAUMATIQUE

ACELLULAR BIOTHERAPY FOR THE PREVENTION OF ORGAN DAMAGE INDUCED BY TRAUMATIC HEMORRHAGIC SHOCK

• Auteur / Autrice : Guillaume Valade
• Direction : Sébastien Banzet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physiologie et physiopathologie
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Interactions cellules souches-niches : physiologie, tumeurs et réparation tissulaire
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté de pharmacie

Mots clés

Mots clés libres

Cellules stromales mésenchymateuses

Sécretome enrichi

Vésicules extracellulaires

Choc hémoragique traumatique

Inflammation

Endothéliopathie

Traumatic hemorrhagic shock

Enriched secretome

Extracellular vesicles

Inflammation

Traumatic hemorrhagic shock

Multi-organ failure

Résumé

Les traumatismes graves sont la principale cause de décès chez les jeunes dans le monde. Le choc hémorragique est la première cause de décès après un traumatisme grave. Le choc hémorragique traumatique (THS) est un phénomène complexe associant une hypovolémie absolue secondaire à une perte brutale et importante de sang et des lésions tissulaires. Ces phénomènes sont responsables de lésions secondaires telles que : coagulopathie, endothéliopathie, défaillance de la microcirculation, inflammation et activation immunitaire. Collectivement, ces dysfonctionnements peuvent entraîner des défaillances multi-viscérales (DMV). Le défi actuel dans la prise en charge des patients atteints de CHT est de prévenir les lésions d'organes pour lesquels aucun traitement étiologique n'est actuellement disponible. Les cellules stromales mésenchymateuses (CSM) sont des cellules multipotentes présentes dans un grand nombre de tissus adultes et utilisées en pratique clinique comme agent thérapeutique pour l'immunomodulation et la réparation tissulaire. Ces cellules sont très sensibles à leur environnement et la modification de leurs conditions de culture (préconditionnement), par exemple avec des cytokines inflammatoires, peut améliorer leur efficacité immunomodulatrice. Il est de plus en plus évident que leur efficacité est principalement attribuée à la sécrétion d'un large éventail de molécules bioactives et de vésicules extracellulaires (VE). Plusieurs études expérimentales ont révélé que les VE dérivées de CSM pouvaient prévenir les lésions d'organes isolés. Dans le contexte d'urgence du choc hémorragique traumatique, la disponibilité du produit thérapeutique doit-être immédiate et dans ce cadre, la thérapie cellulaire est très difficile à envisager. Une solution enrichie en facteurs solubles et vésicules extracellulaires, facilement stockable et prête à l'emploi, utilisée comme adjuvant aux solutés de réanimation, apparaît comme une stratégie innovante particulièrement intéressante. L'objectif de ce travail de thèse consiste à évaluer l'intérêt des produits de sécrétion de CSM préconditionnées à l'IL-1β dans la prévention des lésions d'organes consécutives à un CHT. Pour cela nous avons adapté une méthode d'enrichissement du milieu de sécrétion des CSM (appelé milieu conditionné, MC) par filtration par flux tangentielle (TFF). Cette méthode est déjà utilisée pour produire de nombreux médicaments biologiques (protéines recombinantes, vaccins) et elle permet de traiter des grands volumes. A partir du MC, nous allons purifier 3 produits : (i) la fraction contenant principalement les VE par TFF du MC sur un filtre de 500kDa, ii) celle contenant uniquement les facteurs solubles en réalisant deux TFF successives : une TFF 550kDa du MC, puis une seconde TFF à 10kDa réalisée sur le filtrat récupéré à l'issue de la première filtration, puis (iii) les VE + les facteurs solubles par TFF 10KDa sur les MC. Nous souhaitons ainsi mieux caractériser ces différents produits thérapeutiques, afin d'être en mesure de définir les conditions de production et la stratégie de purification optimales selon le contexte physiopathologique ciblé. Pour cela, le potentiel anti-inflammatoire, immunomodulateur ou de protection de l'endothélium de ces produits seront évalués in vitro ainsi que leur composition (transcrits, protéines). Une fois les conditions optimales déterminées in vitro (dose de préconditionnement/fraction efficace), le meilleur produit sera évalué dans un modèle rat de CHT à différentes doses.

Severe trauma is the leading cause of death among young people worldwide. Hemorrhagic shock is the leading cause of death after severe trauma. Traumatic hemorrhagic shock (THS) is a complex phenomenon associating an absolute hypovolemia secondary to a sudden and significant blood loss and tissue damages. These phenomena are responsible of secondary lesions such as: coagulopathy, endotheliopathy, microcirculation failure, inflammation and immune activation. Collectively, these dysfunctions could lead to multi-organ failures (MOF). The current challenge in the management of THS patients is preventing organ injury, which currently has no etiological treatment available. Mesenchymal stromal cells (MSC) are multipotent cells present in a large number of adult tissues and used in clinical practice as a therapeutic agent for immunomodulation and tissue repair. Moreover, these cells are very sensitive to their environment and the modification of their culture conditions (priming), for example with inflammatory cytokines, can improve their immunomodulatory efficiency. There is growing evidence that their efficiency is mainly attributed to the secretion of a wide range of bioactive molecules and extracellular vesicles (EV). Several experimental studies have found that MSC-derived EVs can prevent single organ damage. In the emergency context of traumatic hemorrhagic shock, the availability of the therapeutic product must be immediate. Cell therapy is very difficult to consider in this context. A solution enriched in soluble factors and extracellular vesicles, easily storable and ready to use, used as an adjuvant to resuscitation solutions, appears to be a particularly interesting innovative strategy. The aim of this thesis work consists in evaluating the interest of IL-1β primed MSC-secretory products to prevent THS-induced organ injuries. For this purpose, we have adapted a method of enrichment of the MSC secretion medium (also called conditioned medium, MC) by tangential flow filtration (TFF). This method is already used to produce many biological drugs (recombinant proteins, vaccines) and it allows to processed large volumes. Three products will be purified from the MC: (i) the fraction containing mainly the EV by TFF of the MC on a 500kDa filter, ii) the fraction containing only the soluble factors by TFF 10kDa on the product of a previous TFF at 550kDa TFF of the MC, then (iii) the VEs + soluble factors by TFF 10kDa on the MCs. We thus wish to better characterize these different therapeutic products, in order to be able to define the optimal production conditions and purification strategy according to the targeted pathophysiological context. The anti-inflammatory, immunomodulatory or endothelium protection potential of these products will be evaluated in vitro as well as their composition (transcripts, proteins). Once the optimal conditions have been determined in vitro (dose of priming/effective fraction), the best product will be evaluated in a rat model of THS at different doses.