Potentiel thérapeutique des progeniteurs endothéliaux dans le traitement de la défaillance ventriculaire droite secondaire à l'hypertension pulmonaire

par Fanny Loisel

Projet de thèse en Physiologie, physiopathologie

Sous la direction de Olaf Mercier et de Georges Uzan.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué , en partenariat avec Hypertension Artérielle Pulmonaire : Physiopathologie et Innovation Thérapeutique (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie vasculaire pulmonaire rare et grave. Elle peut survenir de façon sporadique, dans un contexte familial ou compliquer l'évolution de certaines pathologies. Elle est caractérisée par une obstruction vasculaire pulmonaire induisant une augmentation de la résistance artérielle pulmonaire. Le ventricule droit doit alors travailler davantage afin de faire face à cette augmentation de post-charge et, en conséquence, s'hypertrophie. Avec l'évolution de la maladie, celui-ci se dilate et devient fibreux. Une insuffisance cardiaque droite se met alors en place, l'état des patients se détériore rapidement, menant à leur décès. Une ischémie du tissu ventriculaire droit remodelé est observée. Cette ischémie fait partie des caractéristiques qui mènent à l'insuffisance cardiaque droite. Des traitements ciblant la circulation pulmonaire sont utilisés mais ne permettent pas d'éviter cette insuffisance cardiaque menant au décès. Le but de ce projet est de réparer les tissus cardiaques endommagés en les revascularisant grâce à des approches de thérapie cellulaire utilisant les progéniteurs endothéliaux circulants (PEC). Les PEC sont des cellules provenant de la moelle osseuse retrouvées dans le sang circulant. Ils prolifèrent, migrent et se différencient en cellules endothéliales matures, participant ainsi à l'angiogenèse. Ils engendrent des nouveaux vaisseaux aux sites ischémiés, permettant au tissu d'être à nouveau oxygéné et nourri. L'équipe de Georges Uzan, a mis au point une technique d'isolation des PEC à partir du sang de porc, le modèle animal utilisé au cours de ce projet. En effet, celui-ci se déroulera en collaboration avec l'équipe d'Olaf Mercier, qui a développé un modèle d'HTAP chez le porc. Il s'agit du premier modèle d'HTAP sur grand animal reproduisant au mieux la pathologie humaine, dont l'insuffisance ventriculaire droite. Au cours de ce projet, nous injecterons des PEC dans le ventricule droit de ce modèle animal afin d'évaluer leur potentiel thérapeutique sur la revascularisation et l'amélioration des fonctions ventriculaires. Les premières injections en intracoronaire chez le modèle porcin d'HTAP, effectuées à Marie Lannelongue, ont déjà permis de montrer que les PEC s'intègrent dans le ventricule droit. Ce mode d'injection est le plus utilisé dans les modèles pré-cliniques, cependant, nous testerons aussi l'efficacité de l'injection intramyocarde en différents points et comparerons l'effet de ces deux méthodes sur l'efficacité thérapeutique. Nous tenterons d'optimiser la revascularisation du ventricule droit par différentes méthodes. Tout d'abord nous étudierons l'efficacité de la co-injection de PEC et de cellules souches mésenchymateuses (CSM) isolées à partir du tissu adipeux des porcs. Les CSM favorisent la vascularisation et pourraient permettre de créer un environnement propice à la différenciation des PEC en cellules endothéliales. De plus, elles sécrètent des facteurs favorisant l'angiogenèse, il serait donc intéressant de cultiver les PEC en présence de ces facteurs avant de les injecter chez les porcs. L'identification des PEC les plus prolifératives et leur injection dans ce modèle d'HTAP sera aussi testée. Différents traitements seront expérimentés sur les PEC en culture afin d'améliorer leur fonctionnalité. Afin d'étudier le devenir des PEC in vivo, des systèmes de détection des cellules injectées seront mis au point. Pour vérifier que ces cellules sont fonctionnelles et prolifèrent, nous suivrons la fonction cardiaque et leur évolution dans le cœur à différents temps. Enfin, l'évaluation de l'effet de plusieurs injections sur la fonction cardiaque et la densité vasculaire sera réalisée.

  • Titre traduit

    Therapeutic potential of endothelial progenitors cells in the treatment of right ventricular dysfonction secondary to pulmonary hypertension


  • Résumé

    Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare and severe pulmonary vascular disease. It can occur sporadically, in a family context or complicate the evolution of certain pathologies. It is characterized by a pulmonary vascular obstruction resulting in increased pulmonary artery resistance. The right ventricle must work harder to cope with this increase in afterload and, accordingly, it becomes hypertrophied. With the evolution of the disease, it expands and becomes fibrous. Right heart failure is then set up, the patients' condition deteriorates rapidly, leading to their death. Ischemia remodeled right ventricular tissue is observed. This ischemia is one of the characteristics that lead to right heart failure. Treatments targeting the pulmonary circulation are used but do not avoid this heart failure leading to death. The aim of this project is to repair heart tissue damaged revascularisant through the cell therapy approaches using endothelial progenitor cells (EPC). EPCs are cells derived from bone marrow found in the circulating blood. They proliferate, migrate and differentiate into mature endothelial cells, contributing to angiogenesis. They generate new vessels in ischemic site, allowing the tissue to be re oxygenated and nourished. The team of Georges Uzan, has developed a technique for isolation of EPC from pig's blood, the animal model used in this project. Indeed, it will be held in collaboration with the team of Olaf Mercier, who developed a model of PAH in pigs. This is the first PAH model on large animal breeding in better human pathology, including right ventricular failure. During this project, we will inject the PEC in the right ventricle of this animal model to evaluate their therapeutic potential of revascularization and improved ventricular function. The first intracoronary injections in porcine model of PAH performed at Marie Lannelongue, have already demonstrated that EPCs are integrated into the right ventricle. This mode of injection is the most used in pre-clinical models, however, we will also test the effectiveness of the intramyocardial injection intramyocarde at different points and compare the effect of two methods of efficacy. We will try to optimize the revascularization of the right ventricle by different methods. First we will study the effectiveness of the co-injection of PEC and mesenchymal stem cells (MSCs) isolated from adipose tissue of pigs. MSCs promote vascularization and could help create an environment conducive to the differentiation of EPC in endothelial cells. In addition, they secrete factors promoting angiogenesis, it would be interesting to cultivate the EPC in the presence of these factors before injecting them in pigs. The identification of the most proliferative EPC and its injection into the PAH model will also be tested. Different treatments will be tested on PECs in culture to improve their functionality. To study the future of EPC in vivo detection systems of the injected cells will be developed. To verify that these cells are functional and proliferate, we will follow cardiac function and changes in the heart at different times. Finally, evaluation of the effect of multiple injection on the cardiac function and vascular density will be realized.