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Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2017-2018 / La choroïde est une couche richement vascularisée assurant la nutrition des photorécepteurs. Les échanges avec ces derniers sont contrôlés par l’épithélium pigmentaire rétinien (EPR), la couche externe de la rétine reposant sur la choroïde. La perte de l’intégrité de l’étroite interaction entre l’EPR et la choroïde est à l’origine de la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA), l’une des principales causes de cécité dans le monde. C’est une maladie complexe qui implique autant des facteurs de risque génétiques qu’environnementaux. Dans cette étude, nous avons reconstruit un stroma choroïdien par génie tissulaire qui servirait à étudier les interactions cellules choroïdiennes - cellules choroïdiennes et/ou cellules choroïdiennes - cellules de l’EPR. Il pourrait aussi servir comme tissu de remplacement lors d’une greffe, un traitement prometteur pour la DMLA. Nous avons d’abord isolé l’EPR et les cellules choroïdiennes à partir de globes de donneurs décédés. Puis, en utilisant la méthode d’auto-assemblage du génie tissulaire, les fibroblastes de la choroïde ont déposé des fibrilles de collagène pour former un feuillet de matrice extracellulaire dont la composition et les propriétés biomécaniques ont ensuite été caractérisées. Les analyses par spectrométrie de masse, immunomarquages, microscopie électronique à balayage et colorations histologiques ont démontré que la composition matricielle des stromas choroïdiens reconstruits (SCR) était semblable au tissu natif. Leurs propriétés biomécaniques ressemblaient également à celles de la choroïde native selon les mesures comparatives d’élasticité, de déformation et de résistance à la traction. Nous avons finalement ensemencé de l’EPR, des cellules endothéliales et des mélanocytes choroïdiens sur/dans les SCR. Ces cellules se sont bien intégrées sur ces derniers et ont adopté une morphologie et un aspect histologique retrouvés in vivo. Nos substituts choroïdiens miment donc les propriétés structurales du microenvironnement dans lequel résident les cellules choroïdiennes de même que plusieurs de ses caractéristiques fonctionnelles. / The choroid is a richly vascularized layer supplying oxygen and nutrients to the photoreceptors. The exchanges are regulated by the retinal pigment epithelium (RPE), the outermost layer of the retina that lies between the neural retina and the choroid. The loss of the normal interaction between the RPE and the choroid is central to the development of age-related macular degeneration (AMD), one of the leading causes of blindness worldwide. AMD is a complex disease involving both genetic and environmental risk factors. In this study, we have engineered a choroidal substitute which could be used in order to study choroidal cells - choroidal cells and/or choroidal cells - RPE interactions as well as serve as replacement tissues in a graft, a promising treatment for AMD. We first isolated RPE and choroidal cells from deceased donor eyes. Then, using the self-assembly approach of tissue engineering, choroidal fibroblasts accumulated collagen fibrils that produced sheets of extracellular matrix whose composition and biomechanical properties were characterized next. Several analyses, such as mass spectrometry, immunostainings, scanning electron microscopy and histological stainings, revealed that the extracellular matrix composition of the tissue-engineered (TE) choroidal stromas was similar to the native tissue. Furthermore, their biomechanical properties were akin to those of the native choroid according to the comparative measurements of elasticity, strain and ultimate tensile strength. Finally, RPE, endothelial cells and choroidal melanocytes were seeded onto the TE choroidal stromas. The cells repopulated the stroma and adopted a morphology and a histological appearance similar to in vivo. Our choroidal substitutes thus recaptured the structural properties of the microenvironment in which choroidal cells reside as well as several of its functional characteristics.

En raison de la pénurie mondiale de cornées de donneurs utilisées pour traiter les pathologies cornéennes, des alternatives visant à restaurer les déficiences visuelles, comme la production de tissus cornéens humains par génie tissulaire, sont envisagées. Pour traiter les dommages affectant plus précisément l'épithélium cornéen, comme la déficience en cellules souches limbiques (DCSL), l'équivalent cornéen doit avoir un épithélium capable d'auto-renouvellement permettant la bonne cicatrisation de la cornée après la greffe. Pour cultiver des cellules épithéliales de cornées humaines (CECH) in vitro, l'utilisation d'une couche nourricière est nécessaire afin de maintenir la sous-population de cellules souches cornéennes essentielle à la bonne prolifération de ces cellules. Les conditions de culture doivent donc permettre le maintien du phénotype souche de ces cellules, tout en favorisant leur prolifération et en évitant leur différenciation terminale. Cependant, d'autres paramètres comme l'intervalle post-mortem du tissu cornéen à partir duquel sont extraites les CECH cultivées, peuvent influencer la réussite de la culture. La caractérisation des cultures de CECH est importante afin d'optimiser la réussite de la greffe. Les travaux présentés dans cette thèse ont permis de démontrer que la co-culture de CECH avec une couche nourricière murine a entraîné une augmentation significative de l'expression et de la liaison à l'ADN de NFI. Cela est causé par une forte expression de l'isoformes NFI-B présentant une stabilité accrue engendrée par une hyper-glycosylation. Le maintien de l'isoforme NFI-B au cours des passages a été corrélé avec une entrée en différenciation plus rapide des CECH en culture. Ces travaux ont également montré que l'effet de cette couche nourricière murine sur les niveaux d'expression et la capacité de liaison à l'ADN des facteurs de transcription Sp1 et NFI a pu être confirmé dans un autre type cellulaire. En effet, la co-culture de cellules endothéliales cornéennes humaines avec la couche nourricière murine a également causé une augmentation significative de l'expression et de la liaison à l'ADN de NFI. Dans cette étude, cela était associé à une amélioration de la morphologie des cellules endothéliales cornéennes humaines. Ces travaux ont aussi montré que l'intervalle post-mortem influençait de manière négative la prolifération des CECH et le maintien des cellules souches lors des cultures en monocouche. De même, lorsque les mêmes populations cellulaires ont été utilisées pour reconstruire une cornée humaine par génie tissulaire, la capacité de cicatrisation des épithéliums cornéens reconstruits a diminué avec l'augmentation de l'intervalle post mortem. L'étude du transcriptome de ces populations cellulaires par biopuce à ADN, a également révélé que l'intervalle post-mortem avait un impact sur le profil transcriptomique pour les cellules cultivées en monocouche. Il a aussi été montré qu'un greffon reconstruit à partir des CECH co-cultivées avec une couche nourricière humaine a permis de cicatriser la surface cornéenne d'un œil atteint de DCSL. Ces différents résultats mettent en lumière que l'utilisation d'une couche nourricière humaine pour la culture des CECH, associée à un intervalle post-mortem court des tissus dont elles sont issues, est à privilégier pour favoriser une bonne prolifération in vitro des CECH cultivées en monocouche. / Because of the worldwide shortage of graftable corneas used to treat corneal pathlogies, alternatives to restore visual impairments, such as the production of a human cornea tissues by tissue engineering, have been considered. To treat injuries affecting the corneal epithelium, such as limbal stem cell deficiency (LSCD), the corneal equivalent must have an epithelium able to self-renewal allowing healing of the patient's corneal epithelium after the transplantation. To culture human corneal epithelial cells (HCECs) in vitro, the use of a feeder layer is necessary so as to maintain the subpopulation of corneal stem cells, which is essential for the proper proliferation of these cells. Therefore, the culture conditions must allow the maintenance of the stem phenotype of these cells, while promoting their proliferation and delaying their terminal differentiation. Other parameters, such as the post-mortem interval of the corneal tissue from which the cultured HCECs are derived, can influence the success of the culture. It is therefore important to characterize the cultures of HCECs in order to optimize the success of a transplant, namely, when these cells are transplanted in order to regenerate the injured corneal epithelium of a patient. The work presented in this thesis demonstrates that the co-culture of HCECs with a murine feeder layer resulted in a significant increase in the expression and the binding to DNA of NFI. This was shown to be caused by strong expression of the NFI-B isoform with increased stability due to hyper-glycosylation. The preservation of the NFI-B isoform with cellular passages was correlated with a faster differentiation of the HCECs in culture. This work also shows that the effect of this murine feeder layer on the expression levels and the DNA binding capacity of the transcription factors Sp1 and NFI was confirmed in another cell type. Indeed, the co-culture of human corneal endothelial cells with the murine feeder layer also caused a significant increase in the expression and binding to DNA of NFI. In this study, this was associated with an improvement in the morphology of human corneal endothelial cells. This work also showed that post-mortem interval could have a negative influence on the proliferation of HCECs and on the maintenance of stem cells during monolayer cultures. When the same cell populations were used to reconstruct a human cornea with tissue engineering, the healing capacity of the reconstructed corneal epithelia was decreased by the increase in post-mortem interval. This was notably validated by a study of the transcriptome of these cell populations by DNA microarray. It has also been shown that a graft reconstructed with HCECs co-cultivated with human feeder layer has enabled to heal the corneal surface an eye with LSCD. These different results highlight that the use of a human feeder layer for culture, associated with a short post-mortem interval of the donor tissues, is to be favoured in order to promote a good in vitro proliferation of HCECs cultivated in monolayer.

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