Le tissu osseux a la capacité de se régénérer suite à une fracture. Cependant, des consolidations incomplètes concernent aujourd’hui environ un million de personnes par an. L’approche d’ingénierie tissulaire associant des cellules stromales mésenchymateuses (CSM) à des biomatériaux émerge comme une stratégie prometteuse pour réparer ces défauts. Par ailleurs, l’efficacité de la régénération osseuse semble varier en fonction du donneur mais aussi du support associé. L’objectif de mon travail de thèse a été de comprendre les mécanismes à l’origine de ces variabilités. Pour cela, nous nous sommes intéressés à deux mécanismes : (i) l’impact des biomatériaux sur le devenir et les fonctions des CSM et (ii) l’impact de l’hétérogénéité inter-donneur des CSM sur les mécanismes moléculaires in vitro et in vivo, à l’origine des différences du potentiel ostéoformateur de ces cellules.Dans un premier temps, deux types de biomatériaux largement utilisés en clinique ont été comparés dans un modèle murin de greffe ectopique : une céramique biphasique d’hydroxyapatite/béta-tricalcium-phosphate (HA/bTCP) et une matrice osseuse humaine gamma-irradiée (Tutoplast® process Bone [TPB]). Nos résultats ont montré une meilleure formation osseuse lorsque les CSM sont combinées au TPB par rapport au HA/bTCP. Ceci est associé à une meilleure adhésion des CSM in vitro et in vivo ainsi qu’à une différentiation ostéoblastique supérieure sur le TPB. La contribution directe des CSM à former l’os est associée à un effet paracrine sur la chémoattraction et/ou la différentiation ostéogénique des cellules de l’hôte. Cet effet est indépendant des chimiokines PDGF et SDF-1 mais semble être régulé par la voie d’IGF-1. Un autre effet paracrine des CSM est observé sur l’activité ostéoclastique, qui est plus importante sur la céramique HA/bTCP et qui semble être régulée par le facteur RANKL. L’augmentation de l’activité ostéoclastique pourrait être à l’origine d’un déséquilibre de la balance résorption/formation osseuse sur le HA/bTCP.Ainsi, nos résultats montrent que le support impacte la persistance des CSM au niveau du site de la greffe ainsi que leur rôles directs et paracrines, l’ensemble étant à l’origine d’une variabilité de la formation osseuse.Cette formation osseuse a été observée avec seulement 70% des donneurs de CSM. Nous avons donc décidé dans la deuxième partie de ce projet d’évaluer les différences entre ces deux groupes de donneurs. In vitro aucune différence de prolifération, de différentiation ou de phénotypie des CSM n’a été observée. De plus, les analyses transcriptomique et sécrétomique réalisées in vitro n’ont montré aucune variabilité entre les deux groupes. In vivo, la persistance des CSM sur le site de la greffe est donneur dépendante et n’est pas liée à un défaut de vascularisation ou à une mort cellulaire par apoptose augmentée. Par ailleurs, nos résultats soutiennent l’existence d’une corrélation entre la formation osseuse et la capacité des CSM greffées à adhérer au support, survivre ainsi qu’à participer à la formation osseuse via une action directe et un effet paracrine.En conclusion, ce travail montre que l’efficacité de la formation osseuse dépend du devenir et des fonctions des CSM greffées. L’origine (donneur) ainsi que le microenvironnement (support associé) impactent l’adhésion, la survie et les mécanismes d’action de ces cellules au cours de la régénération osseuse. De plus, nous avons constaté que le potentiel ostéogénique des CSM est dû à leur participation directe à former l’os qui est synergique à un effet paracrine de chémoattraction et/ou de différentiation ostéogénique des cellules de l’hôte. / Despite bone capacity to regenerate after injury, incomplete consolidation concerns 1 million persons per year. Bone tissue engineering involving human bone marrow mesenchymal stromal cells (hBMSCs) loaded on biomaterials emerges as a new strategy to repair large bone defects. Nevertheless, efficacy of bone regeneration seems variable depending on the donor as well as on the associated scaffold. The aim of my PhD work was to understand mechanisms responsible for these variabilities. To this end, we focused on two objectives: (i) the impact of biomaterials on hBMSCs behavior and (ii) the impact of hBMSCs heterogeneities on molecular mechanisms in vitro and in vivo, resulting in variable bone-forming potential of these cells.First, two scaffolds widely used clinically were compared in an ectopic mouse model: the synthetic hydroxyapatite/beta-tricalcium-phosphate bioceramic (HA/βTCP) and the gamma-irradiated-processed human bone allograft (Tutoplast® Process Bone [TPB]). Our results showed that bone formation is higher when hBMSCs are loaded on TPB compared to HA/bTCP. This was correlated to a better hBMSCs adhesion in vitro as well as in vivo and to their higher osteoblastic differentiation on TPB. The direct participation of hBMSCs to form bone was associated to a paracrine effect of hBMSCs by inducing host cell chemoattraction and/or osteogenic differentiation, mediated probably by the IGF-1 pathway but independently from PDGF or SDF-1. Another paracrine effect was also observed on osteoclastic activity which was more important on HA/bTCP and could be RANKL dependent. This may impact the bone resorption/formation balance. Taken together, our results show that the associated scaffold impact MSCs persistence on the graft site, as well as their direct and paracrine effects leading to a variability in new bone amount.As bone formation was observed with only 70% of our donors, we then evaluated differences between the two groups. In vitro, no differences in cell proliferation, differentiation or phenotype were detected. Furthermore, transcriptomic and secretomic analysis in vitro did not identify any variability. The assessment of cell behavior in vivo showed that persistence of grafted cells was donor dependent and was not linked to a vascularization failure or a higher apoptosis. However, our results highlighted a correlation between bone formation and the ability of hBMSCs to attach and survive on the biomaterial as well as to contribute to bone formation by direct and paracrine effects.In conclusion, this work show that the efficacy of bone formation depend on the behavior of grafted hBMSCs. The origin (donor) and the microenvironment (associated scaffold) will impact their adhesion, survival and mechanisms of action during bone regeneration. Moreover, we identified that the osteogenic potential of hBMSCs act through a direct contribution that is synergic to a paracrine effect for host cell chemoattraction and differentiation.

But: L’attention semble avoir un impact sur le fonctionnement des muscles périnéaux.Matériels : L’activité électromyographique (EMG) du sphincter anal externe (SAE) a été receuillie au cours d’effort de contractions périnéales volontaires et reflexe (provoquées par la toux) réalisées en réponse à un stimulus au marteau reflexe chez des femmes volontaires saines avec et sans épreuve de charge cognitive (ECC). Le temps de réaction (RT1) correspondant à la latence entre le stimulus et le début d’activité EMG du SAE lors d’une contraction périnéale volontaire, le RT3, correspondant au temps de latence entre le début d’activité EMG du SAE et le début d’activité EMG des muscles intercostaux externes (ICE) lors d’un effort de toux, ont été mesurés. Après randomisation (1/2) 13 femmes ont bénéficié d’une rééducation en double tache (cognitivo-musculaire) et 26 femmes constituaient le groupe témoin. Ces mêmes paramètres ont été enregistrés avant et apres rééducation dans les deux groupes.Resultats: Une ECC provoque un allongement du RT1 par un facteur 3,98 (p<0,001). Une ECC entrainne une diminution de 29% de la contraction périnéale réflexe: RT3 était respectivement de -80.00 ms sans ECC contre -56,7 ms en cas d’ECC (r=0,7, p=0,0045). Dans le groupe « rééducation » le RT1 en présence d’une ECC passait de 461,1 à 290,7 ms (r=0,6, p=0,006) contre 370 à 343 ms dans le groupe témoin (r=0,9, p=NS). Le RT3 dans le groupe « rééducation » en absence d’une ECC passait de -68,5 à -127,8 ms (r=1,9, p=0,03) et en présence d’une ECC de -42,6 ms à -59,3 ms (r=1,4, p=0,04). Conclusion: Une rééducation specifique corrige les effets provoqués par une ECC sur la contraction périnéale. / Aims: Attention may be involved in pelvic floor muscles (PFM) Methods: The electromyographic (EMG) activity of the external anal sphincter (EAS) was recorded on healthy female volunteers, during voluntary and involuntary (induced by cough) PFM contraction, elicited by local stimulation, combined (or not) with a mental Distraction Task (DT). Reaction time (RT1), ie. the latency between stimulus and the onset of EAS EMG activity, RT3, ie. the latency between the onset of EAS EMG activity and the onset of External intercostal muscle (EIC) (cough) were measured. Following randomisation (2/1) 13 volunteers underwent dual task cognitive (an attentional test and PFM exercises) rehabilitation program and 26 were the control group (no specific instruction). RT1 and RT3 were recorded before and after the program in both group.Results: The mental distraction task led to a 3.98 times greater reaction time between stimulus and EAS EMG activation (RT1), (p<0.001). DT led to a 29% shorter anticipation of the involontary PFM contraction: RT3 were respectively -80.00 ms without a DT versus -56.67 ms with a DT (r=0.7, p=0.004). In the rehabilitation group RT1 in DT conditions decreased from 461.1 ms to 290.7 ms (r=0.6, p=0.006)vs 370 to 343 ms in the control group (r=0.9, p=NS). In the study group RT3 without a DT increased from −68.5 ms to −127.8 ms (r=1.89, p = 0.03) and from 42,6 ms to -59,3 ms with a DT (r= 1.4, p=0.04).Conclusions: A specific dual task rehabilitation can prevent the effect of DT on PFM contraction characteristics.

La cryoconservation de cortex ovarien est la seule technique envisageable pour les patientes pré-pubères et les femmes dont la pathologie nécessite l’administration d’un traitement hautement gonadotoxique dont l’initiation ne peut être différée. L’autotransplantation est jusqu’à présent la seule méthode disponible de réutilisation du tissu ovarien cryoconservé, et a permis d’obtenir plus de 130 naissances dans le monde, dont trois au CHRU de Besançon. Toutefois, en cas de pathologie néoplasique à risque de localisation métastatique ovarienne, cette technique peut présenter un risque de réintroduction de cellules malignes susceptibles d’être présentes dans le greffon. Des méthodes alternatives à l’autogreffe de tissu ovarien cryopréservé fondées sur l’utilisation de follicules ovariens isolés sont actuellement en développement. L’objectif de cette thèse a été de développer un protocole permettant l’isolement et la qualification de follicules ovariens qui pourront être utilisés en thérapie cellulaire à usage humain. Dans un premier temps, une validation de la technique d’isolement de follicules ovariens a été réalisée à partir de la dissociation de fragments de cortex ovarien, issus de patientes ayant subit une résection percœlioscopique, à l’aide d’une collagénase NB6 produite selon les bonnes pratiques de fabrication. Les follicules ainsi obtenus ont été analysés en termes de viabilité (immédiate et après culture in vitro), rendement, morphologie et état prolifératif. Dans un deuxième temps, la sécurité carcinologique des suspensions folliculaires obtenues après isolement a été évaluée par cytométrie en flux multicouleurs à l’aide d’une modélisation ayant consisté en la contamination de suspensions folliculaires avec des cellules leucémiques issues de patients souffrant de leucémies aigües myéloïdes (LAM) ou lymphoblastiques (LAL) d’immunophénotype connu. La collagénase NB6 a permis l’isolement d’un grand nombre de follicules vivants, principalement au stade primordial, et dont la majorité était non activée, même après trois jours de culture in vitro dans un gel de fibrine. La technique d’isolement suivie de trois lavages a permis d’éliminer les cellules leucémiques préalablement ajoutées aux suspensions folliculaires dans 23 cas sur 24, sans endommager les follicules isolés. La cytométrie en flux multicouleurs est une technique d’analyse efficace pour évaluer la contamination, par des cellules leucémiques, de suspensions contenant des follicules ovariens isolés. Le protocole d’isolement de follicules ovariens humains, ayant été réalisé avec la collagénase NB6 de grade clinique, peut être envisagé pour une reconstruction ovarienne à visée thérapeutique humaine. / The cryopreservation of ovarian cortex is the only technique available for prepubertal girls and women when their pathology requires the administration of a highly gonadotoxic treatment whose initiation cannot be delayed. Autotransplantation has so far been the only available method to re-use cryopreserved ovarian tissue, and has resulted in more than 130 births worldwide, including three at the Besançon Hospital. However, in cases of neoplastic disease with a risk of ovarian metastatic localization, this technique may present a risk of reintroducing malignant cells likely to be present in the graft. Alternative methods to cryopreserved ovarian tissue autograft based on the use of isolated ovarian follicles are currently under development. The aim of this thesis was to develop a protocol allowing the isolation and the qualification of ovarian follicles that can be used in cell therapy for human purposes. In a first step, a validation of the technique to isolate ovarian follicles was carried out from the dissociation of cortical ovarian fragments, taken from patients undergoing a laparoscopic ovarian drilling, using collagenase NB6 which is produced according to good manufacturing practices. Follicles thus obtained were analyzed in terms of viability (before and after in vitro culture), yield, morphology and proliferative state. In a second step, the carcinologic safety of follicular suspensions obtained after isolation was evaluated by multicolor flow cytometry using a model involving the contamination of follicular suspensions with leukemic cells from patients suffering from acute myeloid leukemia (AML) or acute lymphoblastic leukemia (LAL) with known immunophenotype. Collagenase NB6 has allowed the isolation of a large number of viable follicles, mostly at the primordial stage and the majority of which were unactivated even after three days of in vitro culture in a fibrin matrice. Our isolation technique followed by three washes has allowed the elimination of leukemic cells previously added to follicular suspensions, in 23 out of 24 cases, without damaging isolated follicles. Multicolor flow cytometry is an effective analytical technique for assessing leukemic cell contamination of suspensions containing isolated ovarian follicles. The protocol to isolate human ovarian follicles, performed with the clinical grade collagenase NB6, may be considered for an ovarian reconstruction to human therapeutic purposes.