Formation d'un foie ectopique dans un modèle murin de toxicité hépatique

Ectopic liver formation in a mouse model of liver toxicity

• Auteur / Autrice : Marie Alaux
• Direction : Martine Daujat-chavanieu, Sabine Gerbal-chaloin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Inscription en doctorat le 23/10/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IRMB - Cellule souches, plasticité cellulaire, régénération tissulaire et immunothérapie des maladies inflammatoires
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Lymphocytes differentiation, tolerance and metabolism : basis for immunotherapy.

Mots clés

Mots clés libres

Sphéroïdes/Organoïdes

Vascularisation

Maladie hépatique

Thérapie cellulaire

Greffe

Hépatocytes humains

Spheroids/Organoids

Vascularization

Liver disease

Cell therapy

Transplantation

Human hepatocytes

Résumé

La transplantation hépatique représente l'unique traitement curatif de l'insuffisance hépatique au stade terminal et des carcinomes hépatocellulaires sur foie de cirrhose non compensée. Tous les patients ne sont pas éligibles à la transplantation du fait de comorbidités importantes ou de l'âge avancé. De plus, s'ajoute à cela un problème majeur de pénurie de greffons avec actuellement plus de deux candidats en attente d'une greffe pour un greffon disponible. La stratégie pour les patients atteints de maladie irréversible du foie devrait être la prévention et l'intervention précoce pour stabiliser la progression de la maladie et pour éviter ou retarder la décompensation et la nécessité d'une transplantation. L'hépatocyte représente la cellule parenchymateuse principale du foie, il assure l'essentiel des fonctions métaboliques. Il s'agit de cellules différenciées et quiescentes capables si nécessaire de proliférer in situ. Le foie est donc capable d'assurer son homéostasie grâce à ses seuls hépatocytes, sans avoir recours à une niche spécifique de cellules souches (excepté dans le cas où les hépatocytes perdent leur capacité de prolifération ; un compartiment de cellules souches est alors activé). La greffe d'hépatocytes est une alternative à la transplantation d'organes, étudiée depuis plusieurs années, pour traiter certains troubles métaboliques hépatiques ou l'insuffisance hépatique aiguë dans l'attente d'une greffe ou d'une régénération spontanée du foie malade. Elle présente néanmoins de nombreuses limites et notamment la perte massive et précoce de 70% des cellules après infusion de la veine porte par une réaction immune. De plus l'architecture remaniée du foie cirrhotique est peu propice à la greffe de cellules. Il est donc souhaitable de développer des stratégies pour préserver la fonctionnalité des hépatocytes et d'identifier un site d'implantation capable d'accueillir un grand nombre de cellules avec un accès simple et sûr. Les technologies d'ingénierie tissulaire développées ces dernières années permettent d'envisager une approche alternative à la thérapie cellulaire et de répondre aux principaux enjeux de la médecine régénératrice : le maintien de la survie et de la fonction des hépatocytes et la construction de tissus hépatiques pouvant être greffés. La communication complexe entre les hépatocytes, le plasma et les autres cellules résidentes du foie joue un rôle clé dans le maintien des fonctions hépatiques et dans la régulation des réponses régénératives. La culture tridimensionnelle (3D) présente l'avantage de reproduire certains aspects de ce microenvironnement tissulaire et de favoriser le maintien du phénotype hépatocytaire. Les sphéroïdes hépatiques restent viables avec une sécrétion d'albumine stable pendant au moins 5 semaines et leur signature protéomique est très proche de celle du foie humain. Lors de leur utilisation comme implant, une vascularisation rapide est primordiale pour le maintien de la viabilité et de la fonction des cellules. Ce paramètre conditionne le choix du site d'implantation. L'objectif de ce projet est de produire un dispositif à base des sphéroïdes d'hépatocytes humains primaires (associés à des cellules endothéliales et stromales), capable d'être rapidement vascularisé après greffe ectopique et de fonctionner à long terme pour supporter la fonction hépatique de souris présentant une maladie hépatique (aigue ou chronique). Le but ultime est de proposer une nouvelle modalité de greffe comme alternative à la greffe d'hépatocytes isolés, adaptée aux patients en insuffisance hépatocellulaire sévère.

Liver transplantation is the only curative treatment for end-stage liver failure and hepatocellular carcinoma in uncompensated cirrhosis. Not all patients are eligible for transplantation, due to major comorbidities or advanced age. In addition, there is a major problem of graft shortage, with currently more than two candidates awaiting transplantation for every available graft. The strategy for patients with irreversible liver disease should be prevention and early intervention to stabilize disease progression and avoid or delay decompensation and the need for transplantation. The hepatocyte is the main parenchymal cell of the liver and performs most of the metabolic functions. They are differentiated, quiescent cells capable of proliferating in situ if necessary. The liver is therefore able to maintain its homeostasis using its hepatocytes alone, without having recourse to a specific stem cell niche (except when the hepatocytes lose their ability to proliferate, in which case a stem cell compartment is activated). Hepatocyte transplantation has been studied for several years as an alternative to organ transplantation for treating certain metabolic liver disorders or acute liver failure while waiting for a transplant or spontaneous regeneration of the diseased liver. However, it has a number of limitations, in particular the massive and early loss of 70% of the cells after infusion in the portal vein due to an immune reaction. Moreover, the altered architecture of the cirrhotic liver is not conducive to cell transplantation. It is therefore desirable to develop strategies to preserve hepatocyte functionality, and to identify an implantation site capable of accommodating a large number of cells with easier and safer access. Tissue engineering technologies developed in recent years offer an alternative approach to cell therapy and provide a response to the main challenges of regenerative medicine: maintaining the survival and function of hepatocytes and constructing liver tissues that can be transplanted. The complex communication between hepatocytes, plasma and other resident liver cells plays a key role in maintaining liver function and regulating regenerative responses. Three-dimensional (3D) culture has the advantage of reproducing certain aspects of this tissue microenvironment and promoting maintenance of the hepatocyte phenotype. Hepatic spheroids remain viable with stable albumin secretion for at least 5 weeks, and their proteomic signature is very close to that of human liver. When used as implants, rapid vascularisation is essential to maintain cell viability and function. This parameter determines the choice of implantation site. The aim of this project is to produce a device based on spheroids of primary human hepatocytes (associated with endothelial and stromal cells), capable of being rapidly vascularised after ectopic grafting and of functioning in the long term to support the liver function of mice with liver disease (acute or chronic). The ultimate goal is to propose a new grafting modality as an alternative to isolated hepatocyte transplantation, suitable for patients with severe hepatocellular insufficiency.