Contributions à la compréhension du mécanisme de formation osseuse par des cellules souches dans un modèle ectopique murin

par Karim Oudina

Thèse de doctorat en Os et articulations

Sous la direction de Hervé Petite.

Soutenue en 2015

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris) , en partenariat avec Université Paris Diderot - Paris 7 (autre partenaire) .


  • Résumé

    L'ingénierie tissulaire osseuse associe des cellules souches ostéocompétentes à un biomatériau ostéoconducteur dans le but de réparer des lésions osseuses. Si la preuve du concept de cette association a été faite, les produits d'ingénierie tissulaire (PIT) se révèlent moins efficaces que l'autogreffe osseuse. La composante cellulaire peut être un facteur limitant soit du fait de la mort précoce des cellules transplantées ou de son faible potentiel ostéogène intrinsèque. Cette thèse comporte un axe technologique visant à valider l'imagerie en bioluminescence pour l'étude du devenir des cellules in vivo et un axe cognitif dont l'objectif est de contribuer à élucider le devenir et le rôle de cellules souches humaines induites à la pluripotence (h-iPSCm) dans le cadre de l'ingénierie tissulaire osseuse. Dans une première partie, nous avons utilisé la bioluminescence in vivo pour suivre le devenir de cellules murines transduites par la luciférase et ensemencées sur des matériaux. Le flux de photons émis par les cellules post-implantation s'est avéré proportionnel au nombre de cellules vivantes ce qui permettait une quantification non destructive des cellules in vivo. Dans une seconde partie, nous avons évalué le potentiel ostéogène d'h-iPSCm et de MSC dérivées de ces h-IPSCm (MSC_h-iPSCm). Alors que les MSC_h-iPSCm étaient incapables de différenciation osseuse in vitro ou d'ostéogénèse in vivo, les h-iPSCm se différenciaient en cellules osseuses in vitro et induisaient la formation d'un tissu osseux in vivo, et ce malgré leur mortalité précoce. Des études in vitro suggéraient que les h-iPSCm agissaient selon un mode paracrine en sécrétant entre autre de la BMP-2.


  • Résumé

    Bone tissue engineering couples osteocompetent stem tells to an osteoconductive biomaterial in order to repair bone lesions. Despite proof of concept of the therapeutic interest of this association, tissue engineering constructs (TEC) have proven to be less effective than bone autograft. Cell component may be a limiting factor due to either premature death of transplanted tells or poor inherent osteogenic potential. This thesis is a contribution to the understanding of the role of the cellular component in the efficacy of TEC: one technologie part aiming to validate bioluminescence imaging to in vivo tracking of tell fate and one cognitive part which objective is to contribute to elucidate the fate and the role of human induced-pluripotent stem tells (h-iPSCm) within the context of bone tissue engineering. In a first part, we explored the possibility of using in vivo bioluminescence to track murine luciferase-transduced tells seeded either on calcium carbonate materials or on acrylonitrile-sodium-methallyl-sulfonate polymer. The photon flux emitted by the implanted tells revealed to be proportional to the number living tells, which permitted non-destructive tell quantification in vivo. In a second part, we evaluated the osteogenic potential of h-iPSCm and their derived-cells (MSC_h-iPSCm). Although MSC_h-iPSCm were not capable of bone differentiation in vitro or osteogenesis in vivo, h-iPSCm differentiated in bone tells in vitro and induced bone tissue formation in vivo, despite premature mortality. In vitro studies based on h-iPSCm conditioned-media analysis suggested that they were active through a paracrine way by secreting BMP-2, among other factors.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (205 p.)
  • Annexes : 249 réf. Annexes

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