Restoration of visual function by transplantation of optogenetically engineered photoreceptors - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2019

Restoration of visual function by transplantation of optogenetically engineered photoreceptors

Restauration de la fonction visuelle par transplantation de photorécepteurs transformés optogénétiquement

Résumé

A major challenge in treatment of retinal degenerative diseases with transplantation of replacement photoreceptors is the difficulty in inducing the grafted cells to grow and maintain light-sensitive outer segments in the host retina, which depends on proper interaction with the underlying retinal pigment epithelium (RPE). For an RPE-independent treatment approach, we introduced a hyperpolarizing microbial opsin into photoreceptor precursors from newborn mice, and transplanted them into blind mice lacking the photoreceptor layer. These optogenetically transformed photoreceptors were light responsive and their transplantation lead to the recovery of visual function, as shown by ganglion cell recordings and behavioral tests. Subsequently, we generated cone photoreceptors from human induced pluripotent stem cells (hiPSCs), expressing the chloride pump Jaws. After transplantation into blind mice, we observed light-driven responses at the photoreceptor and ganglion cell level. These results demonstrate that structural and functional retinal repair is possible by combining stem cell therapy and optogenetics.
Un défi majeur dans le traitement des maladies dégénératives de la rétine par transplantation de photorécepteurs de remplacement est la difficulté d'induire les cellules greffées à croître et à maintenir des segments externes sensibles à la lumière dans la rétine hôte, qui dépend d'une interaction adéquate avec l'épithélium pigmentaire rétinien (EPR) sous-jacent. Pour une approche de traitement indépendante de l'EPR, nous avons introduit une opsine microbienne hyperpolarisante dans les précurseurs de photorécepteurs provenant de souris nouveau-nées et les avons transplantés dans des souris aveugles dépourvues de la couche photoréceptrice. Ces photorécepteurs transformés optogénétiquement ont réagi à la lumière et leur transplantation a permis de rétablir la fonction visuelle, comme en témoignent les enregistrements des cellules ganglionnaires et les tests comportementaux. Par la suite, nous avons généré des photorécepteurs à cônes à partir de cellules souches humaines pluripotentes induites (hiPSCs), exprimant Jaws, un autre opsine hyperpolarisante. Après la transplantation chez des souris aveugles, nous avons observé des réponses à la lumière au niveau des photorécepteurs et des cellules ganglionnaires. Ces résultats démontrent que la réparation structurale et fonctionnelle de la rétine est possible en combinant la thérapie par cellules souches et l'optogénétique.
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Dates et versions

tel-02954123 , version 1 (30-09-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02954123 , version 1

Citer

Marusa Lampic. Restoration of visual function by transplantation of optogenetically engineered photoreceptors. Human health and pathology. Sorbonne Université, 2019. English. ⟨NNT : 2019SORUS233⟩. ⟨tel-02954123⟩
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