Thérapie cellulaire cardiaque avec cellules souches mésenchymateuses médullaires autologues : étude expérimentale de la bio-disponibilité et la bio-distribution du greffon cellulaire

par Yan Li

Thèse de doctorat en Bioingénierie

Sous la direction de Jean-Pierre Villemot.

Soutenue en 2006

à Nancy 1 , en partenariat avec Université de Nancy I. Faculté de médecine (autre partenaire) .

mots clés

• Cellules souches mésenchymateuses
• Infarctus du myocarde
• Défaillance cardiaque
• Biodisponibilité
• Thérapeutique cellulaire
• Cellules souches
• Infarctus du myocarde
• Insuffisance cardiaque
• Biodisponibilité

Résumé

Après un infarctus du myocarde (IDM), l'évolution vers l'insuffisance ventriculaire gauche est en partie liée à une perte apparemment irréversible des cardiomyocytes fonctionnels et des structures vasculaires responsables à terme d'une altération structurale et fonctionnelle cardiaque. La réhabilitation du muscle cardiaque défaillant, par un apport de cellules souches autologues basées en partie sur leur potentialité myogénique et/ou angiogénique, constitue les bases du nouveau concept de la thérapie cellulaire cardiaque. Cette thèse décrit les différentes phases de la mise en place des investigations pré-cliniques en vue d'évaluer la capacité réparatrice de cellules souches autologues d'origine médullaire, les cellules mésenchymateuses (CSMM), dans les territoires myocardiques infarcis et' nécrotiques. Après les étapes initiales de validation des techniques de sélection des CSMM (prélèvement, culture cellulaire et caractérisation phénotypique) et le développement d'un modèle petit animal (rat) d'infarctus du myocarde par occlusion coronaire, le point fort de cette thèse a été ensuite la mise au point de nouvelles approches méthodologiques permettant de contrôler de façon séquentielle la traçabilité in vivo du produit thérapeutique délivré (norpbre de cellules intégrant la zone cible, leur distribution relative par rapport au tissu myocardique infarci versus tissu sain). Les données de la bio-disponibilité et la bio-distribution du greffon CSMM constituent une avancée importante dans le domaine de la thérapie cellulaire cardiaque et contribuent à perfectionner le geste thérapeutique.

Résumé

Myocardial infarction (MI) results in an apparent loss of contractile cardiomyocytes, a diminution of cardiac vessels (angiogenesis) which are responsible for the progressive alteration in the cardiac architecture and function. Recently, the reconstruction of the damaged cardiac tissue by using autologous stem cells (cardiac cell therapy) based partly on their ability to give rise to new cardiomyocytes and/or to promote angiogenesis has been proposed as a new therapeutic approach of the cardiac cell therapy. This thesis describes difIerent steps of pre-clinical investigation in order to assess the capability of bone marrow, derived mesenchymal stem cells (BMSCs) to repair infarct and necrotic myocardium. After initial phases of validation of various techniques of BMSCs' selection (cell harvesting, culture and phenotype characterization) and the development of a rat model of myocardial infarction by permanent coronary ligation, the main focus of this project was to develop new investigational methodologies allowing to track non-invasively implanted therapeutic cells. Therefore, the number of engrafted cells, their relative distribution within infarct versus normal myocardial tissue might be precisely determined and sequentially followed up. Outcomes from the bio-availability and the bio-distribution of grafted cells might have a critical importance when analyzing the effects of cardiac cell therapy and contribute to improve the cell therapeutic indication.