La pathogénie de lostéo-arthropathie dégénérative chez le cheval est lobjet de nombreuses recherches, notamment sur le rôle des espèces activées de lazote et de loxygène (RNOS) dont les actions délétères sur larticulation sont décrites, mais dont lorigine, les raisons et la cinétique de production restent peu connues : on implique souvent les chondrocytes et des phénomènes cycliques danoxie/ré-oxygénation (A/R). Lobjectif du travail était détudier la production des RNOS par les cellules de larticulation, chondrocytes ou synoviocytes équins, cultivés séparément ou en co-culture pour imiter les interactions existantes dans larticulation où les chondrocytes matures sont nourris par diffusion à partir du liquide synovial à basse tension en O2, fourni par les synoviocytes. Pour induire leur activité oxydante, nous avions choisi de soumettre les cellules en culture à des cycles successifs dA/R. Les cellules articulaires équines sont libérées de leur matrice par digestion enzymatique. Les chondrocytes sont mis en culture en billes dalginate (culture en trois dimensions qui maintient le phénotype cellulaire) et les synoviocytes sont cultivés en monocouche. Les chondrocytes équins sont cultivés en milieu à 4,5 g/l de glucose, sous différentes conditions en O2 : 21 % (condition de culture habituelle), 5 % (condition proche de la situation in vivo) et 1 % (condition danoxie). Le nombre des chondrocytes est resté pratiquement constant partout jusquau 10e jour de culture. Mais une identification (par coloration spécifique) montre une augmentation régulière au cours du temps du nombre des cellules apoptotiques à 21% dO2 et une diminution à partir du 11e jour à 5 % et à 1% dO2. À 1 % dO2, il y a une chute du nombre de cellules vivantes jusquau 8e jour de culture, chute qui est compensée au 11e jour. 5 % dO2 sont les conditions de culture les plus favorables au maintien du nombre de cellules et les chondrocytes résistent à lanoxie pendant plus de dix jours de culture. Pour tester le rôle du glucose dans la résistance à lanoxie, les chondrocytes sont cultivés avec des concentrations variables en glucose (0, 1 et 4,5 g/l de milieu), combinées aux tensions dO2 de 1 %, 5 % et 21 %. Lexcès de glucose (4,5 g/l) a un effet défavorable après 8 jours de culture. Les chondrocytes équins sont capables de résister plusieurs jours aux conditions les plus drastiques : 1 % dO2 et absence de glucose. Les études en microscopie (optique et électronique) confirment une souffrance cellulaire à 21 % dO2, accentuée à 4,5 g/l de glucose: accumulation de gouttelettes à contenu lipidique et mitochondries dématiées. Elles montrent également la présence de lipides intracellulaires dans les chondrocytes sains, une source dénergie possible permettant leur survie en anoxie. Les synoviocytes équins en culture ont été caractérisés en microscopie (aspect, détection immmunologique de la protéine-produit du gène PGP 9,5) et par leur capacité de phagocytose. Ils se multiplient de façon exponentielle à 10 % dO2 (condition proche des conditions physiologiques) et peuvent être maintenus en culture de longue durée. À 21 % dO2, ils se multiplient plus lentement. Létude du métabolisme oxydant des chondrocytes et des synoviocytes équins, en conditions de culture normales et après A/R, est effectuée en mesurant leur consommation dO2 par oxymétrie (réponse mitochondriale), leur production globale de RNOS (estimée par la mesure de léthylène, produit par lattaque dun substrat par les RNOS) et leur production despèces radicalaires [mesurée en résonance paramagnétique électronique (RPE) avec spin trapping]. Les chondrocytes équins consomment peu dO2 (± 20 picomoles dO2/min/10 6 cellules) indépendamment des conditions de culture avant oxymétrie et malgré un complexe terminal de la chaîne mitochondriale fonctionnel. Ils sont peu influencés par les cycles dA/R et ne produisent ni de RNOS ni despèces radicalaires. Les synoviocytes équins consomment plus dO2 (± 1 nanomole dO2/min/106 cellules) et trois cycles dA/R induisent une chute de cette consommation et des signes de souffrance mitochondriale. Les synoviocytes sont capables de produire des RNOS et augmentent cette production sous leffet dune stimulation par agent pharmacologique (PMA) ou endogène (TNF-α). Cette production de RNOS est liée à lactivité denzymes à flavine comme la NOX. La RPE montre une production despèces radicalaires après A/R, identifiées aux dérivés de lanion superoxyde et dune peroxydation lipidique dont lorigine est la mitochondrie, sans pouvoir exclure une participation des enzymes oxydantes cytosoliques (NOX ou xanthine oxydase). Les synoviocytes peuvent donc répondre par une activité oxydante à lA/R. Pour la co-culture, les meilleures conditions sont un rapport synoviocytes/chondrocytes 1/3, un milieu de culture mixte, 10 % dO2, la condition dadhérence pour les synoviocytes et la culture en billes dalginate (placées en « inserts ») pour les chondrocytes. Après 48 h de co-culture dans ces conditions, 80 % des synoviocytes et 60 % des chondrocytes survivent. Les interactions entre les deux types cellulaires se traduisent par des variations importantes dans la production de certains médiateurs inflammatoires comme la PGE2. Il ressort de ce travail que les synoviocytes répondent à lA/R par une production de RNOS et en libérant des médiateurs inflammatoires et quils pourraient jouer un rôle majeur dans lOAD. Des études complémentaires sont nécessaires, surtout avec le modèle de co-culture.

Aujourd’hui, la transplantation est le seul traitement efficace proposé aux patients souffrant d’une insuffisance hépatique fulminante. La nécessité de disposer d’un système de suppléance hépatique transitoire apparaît donc indispensable. C’est dans cet axe que se sont développés les systèmes qualifiés de foies bio artificiels (BAL). Leur principale caractéristique est d’incorporer un bioréacteur hébergeant des cellules pouvant restaurer l’activité hépatiques dans son ensemble. A l’heure actuelle, les hépatocytes primaire humains (HEP) issus de foies de donneurs non transplantables sont considérées comme le meilleur choix. Cependant, leur utilisation reste limitée par leur faible disponibilité et la difficulté à les maintenir différenciés en culture in vitro. Pour remédier à ce dernier point, l’approche la plus prometteuse semble être une co-culture des hépatocytes avec les cellules non parenchymateuses afin de recréer un environnement proche des sinusoïdes hépatiques. Ce travail de thèse repose sur la mise en place d’une nouvelle approche de co-culture tridimensionnelle sous la forme de sphéroïdes, d’HEP primaires avec les principaux types de cellules non-parenchymateuses (les cellules de Kupffer, les cellules endothéliales et les cellules étoilées) selon des proportions spécifiques. Puis de leurs encapsulations dans des billes d’alginate et leurs cultures au sein d’un bioréacteur à lit fluidisé. Ce modèle s’est révélé pertinent et approprié à maintenir les fonctions hépatiques dans le temps. Bien que beaucoup d’optimisation reste à définir, ce travail exploratoire témoigne de l’intérêt de cette approche intéressante pour le progrès des systèmes BAL. / Liver shortage makes transplantation inapplicable to all acute liver failure patients. Bioartificial Iiver (BAL) devices represent a temporary solution for these patients which are thereby bridged tilt Iiver transplantation or regeneration BAL treatment offers blood purification and substitution of metabolic functions through the activity of hepatocytes (HEPs), which are integrated in the device within acclimating containers, so-called bioreactors. Primary human hepatocytes are the ideal cell type to use in BAL, but they are scarcely available and difficult to maintain in vitro. Co-culture of HEPs with supporting cells has been proposed as the most promising strategy for preserving HEP behaviors in in vitro conditions. In fact, assisting cells types hold their ability to influence functional responses of the HEPs by providing them with cues of the native organ.This PhD work proposed a novel approach of co-culture for the functional sustain and preservation of the HEPs in the environment of the fluidized bed bioreactor (designed in our Iaboratory). Definition of this model took inspiration from the cellular organization in the organ; therefore, it employed three major sinusoidal non-parenchymal cell populations (liver sinusoidal, Kupffer, and hepatic stellate cells) which, together with HEPs, were cultured with three-dimensional arrangement (spheroids) and according to specific proportions. The resulting model was characterized in terms of functional benefits for the HEPs, and then applied in the microenvironment of alginate beads, which provide cells with immunological and mechanical protection in the fluidized bed bioreactor. This spheroidal multi-cultured model revealed its potentiality in sustaining in vitro HEP behaviors over time. Although much remains to be refined, this model may represent an interesting approach for the progress of BAL