Multimodal imaging technologies for identification and characterization of mouse and human hematopoietic stem cell niches in health and disease

par François Lassailly

Thèse de doctorat en Biologie des cellules sanguines

Sous la direction de Christine Chomienne-Thomas.

Soutenue en 2010

à Paris 7 .

  • Titre traduit

    Imagerie multimodale pour l'identification et la caractérisation des niches des cellules souches hématopoïétiques humaines et murines saines ou leucémiques


  • Résumé

    Afin d'étudier le comportement des cellules leucémiques humaines in-vivo après injection à des souris immunodéficientes, nous avons adapté différentes modalités d'imagerie optique. La bioluminescence permet de suivre de façon quantitative et non invasive la prolifération systémique des cellules et la fluorescence macroscopique fournit des informations structurales et physiologiques. La microscopie intravitale (MIV) du calvarium par confocal / multiphoton permet d'observer les cellules de la moelle osseuse (MO) intacte in vivo et d'analyser les interactions avec leur microenvironnement. Ces techniques nous ont permis de réviser la structure de la MO et d'analyser les cellules souches hématopoïétiques (CHS) et leur microenvironnement, ou niche (NCSH), dans différentes régions du squelette. Nous démontrons que la MO est un organe hyper vascularisé où les preuves d'hypoxie manquent. A l'état basal, les CSH sont réparties de façon homogène à travers le squelette, indépendamment de la densité vasculaire (DV) et de l'activité de remodelage osseux (ARO). En revanche, les niches utilisées lors de la reconstitution hématopoïétique, sont définies par la présence de hautes DV et ARO. Nous démontrons également que les niches ostéoblastiques sont périvasculaires, quelle que soit leur localisation dans le squelette. Ces résultats indiquent que la moelle osseuse est hétérogène structurellement et fonctionnellement et que l'imagerie par MIV de la moelle osseuse du calvarium est un bon modèle d'étude des CSH et des NCSH. Ces technologies sont maintenant exploitées pour analyser le comportement des cellules leucémiques humaines in-vivo et leur impact sur le microenvironnement.


  • Résumé

    In order to track human leukaemia cells in-vivo after xenotransplantation in immunodeficient animals we have evaluated and exploited different optical imaging technologies. Bioluminescence imaging provides quantitative data to track cells macroscopically and whole body fluorescence imaging offers structural and physiological information that can be co-registered with bioluminescence. Intravital microscopy (IVM) of calvarium's live bone marrow (BM) can be done in a non-invasive way using confocal / multiphoton imaging, and allows to analyse cells interactions with their microenvironment. Exploitation of these techniques, together with new contrasting procédures, allowed us to revise the BM structure and analyze haematopoietic stem cells (HSC) and their specialized microenvironment, or niches (HSCN), in different regions of the skeleton. We first demonstrate that BM is a hyper-vascularised organ, which does not displaying evidence of chronic hypoxia. We report that HSCNs are homogeneously distributed throughout the skeleton, irrespective of blood vessels density (BVD) and bone remodelling activity (BRA), contrary to widely spread beliefs. We reveal that niches used during haematopoietic reconstitution are defined by high BVD and BRA. We also demonstrate that osteoblastic niches are perivascular, whatever the place in the skeleton. These data demonstrate that BM is structurally and functionally heterogeneous and that IVM of the calvarium is a good model to analyze HSCs and their interactions with HSCNs. These strategies are now being exploited for studying human leukaemia cells and their interactions with the microenvironment in-vivo.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (297 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 410 réf.

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2010) 110
  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire de santé (Paris). Pôle pharmacie, biologie et cosmétologie.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : MFTH 7973
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