Generation and selection of photoreceptor precursors from human-induced pluripotent stem cells for cell therapy

par Giuliana Gagliardi

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Olivier Goureau.

Soutenue le 21-09-2018

à Sorbonne université , dans le cadre de École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris) , en partenariat avec Institut de la vision (Paris) (laboratoire) .

Le président du jury était Ann Lohof.

Le jury était composé de Deniz Dalkara, Vasiliki Kalatzis.

Les rapporteurs étaient Marius Ader, Anselme Perrier.

  • Titre traduit

    Génération et sélection de précurseurs de photorécepteurs dérivés de cellules souches pluripotentes induites humaines compatibles pour des stratégies de thérapie cellulaire


  • Résumé

    Les maladies dégénératives de la rétine représentent un défi majeur de santé publique pour lequel les techniques thérapeutiques restent aujourd’hui insuffisantes et limitées. L'une des approches les plus prometteuses est la thérapie cellulaire, c'est-à-dire le remplacement d’une typologie cellulaire spécifique. Dans ce contexte, les cellules souches pluripotentes pourraient être utilisées comme source illimitée de cellules rétiniennes. Le protocole développé par notre groupe pour la génération de photorécepteurs transplantables à partir de cellules souches induites à la pluripotence (iPSCs) a été adapté à des conditions compatibles avec les normes dites « Good Manufacturing Practice » (GMP) afin de passer rapidement à une application clinique. L'antigène de surface CD73 a été caractérisé comme un marqueur spécifique des photorécepteurs dérivés de iPSCs humaines. Nous avons développé une stratégie de tri basée sur le ciblage magnétique de CD73, qui permet d’obtenir une population homogène de photorécepteurs. Nous avons démontré l’absence du risque de développement de tumeur lié à la transplantation de ces cellules. Enfin, les cellules CD73-positives sont capables de survivre et acquérir un certain niveau de maturité après transplantation chez un modèle de dystrophie rétinienne. Bien que la compétence de cellules greffées à former de connections synaptiques fonctionnelles et à rétablir la fonction visuelle est encore à démontrer, ce travail apporte un nouvel outil pour l’utilisation de photorécepteurs dérivés de iPSCs humaines pour des applications thérapeutiques ainsi que pour l’étude des pathologies concernant les photorécepteurs.


  • Résumé

    Retinal degenerative diseases represent a major public health challenge, for which there are currently no effective treatments. Cell therapy represent a promising therapeutic approach, consisting in specifically replacing degenerated cells with new cells. In this perspective, pluripotent stem cells could be used as an unlimited source of retinal cells. The work presented here aimed at contributing to the development of a cell therapy product for the treatment of photoreceptor degenerative diseases. We have demonstrated the possibility to generate and store retinal organoids from human induced pluripotent stem cells (iPSCs) using raw media complying with Good Manufacturing Practice (GMP). We have characterized the surface antigen CD73 as a marker of photoreceptors in human retinal organoids derived from human iPSCs. We have established a protocol based on the magnetic labelling of CD73-positive cells allowing for the separation of a homogenous population of photoreceptors. We could demonstrate their safety by showing the absence of tumor development upon transplantation of these cells in an immune-compromised host. Finally, CD73-positive cells had the ability to survive and to reach a certain degree of maturation in a dystrophic retinal environment. Although the ability of donor cells to establish functional synaptic connections and mediate a significant rescue of the visual function remains to be assessed, this work provides an advancement for the use of iPSC-derived photoreceptors in clinical applications and for the study of photoreceptor diseases.


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