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Notre travail comporte une partie de chirurgie expérimentale sur animaux par création de modèles d'incontinence urinaire (chez la truie) et le dysfonctionnement érectile (chez le rat) et par évaluation de nouvelles thérapies cellulaires. Dans le modèle de l'incontinence urinaire chez la truie, nous avons montré que l'appareil sphinctérien de la truie se rapproche morphologiquement de celui de l'homme par sa taille, sa forme et sa composition en fibres de type I lui conférant une activité tonique basale mesurable en urodynamique. A l'aide de ce modèle, nous avons envisagé une nouvelle méthode de transfert intra urétral de cellules précurseur musculaires par implantation directe des fibres musculaires (CPM) avec leurs cellules satellites attachées en fourme de bandelette de muscle. Nous avons notamment observé la formation de fibres musculaires striées et un bourgeonnement de terminaisons nerveuses venant au contact de nouvelles plaques motrices. Nous avons conclu donc, que le transfert de CPM par implantation chirurgicale de bandelette musculaire apparaît comme une méthode simple permettant d'obtenir la formation de fibres striées en position ectopique. Et donc, nos résultats fournissent les bases biologiques pour une thérapie cellulaire des pathologies sphinctériennes en général. Dans le modèle de la dysfonction érectile chez le rat, les résultats qu'on a obtenus, suggèrent que le principal mécanisme de la dysfonction érectile après section des nerfs caverneux est plutôt la conséquence de l'apoptose diffuse des cellules conjonctives et des cellules musculaires lisses caverneuses que de l'absence de Nitrique Oxyde. L'injection de cellules médullaires de la moelle osseuse pourrait constituer un traitement curatif de la dysfonction érectile après prostatectomie radicale en remplaçant les cellules apoptotiques. / Our work included a part of surgical experiments on animals by creation of models of urinary incontinence (female pig) and model of erectile dysfunction (rat) and by the evaluation of new therapies for these two kinds of pathology. In the model of urinary incontinence of female pig, we showed that the urethral sphincter of the female pig gets closer morphologically to that of the human by its size, its form and its composition in type I fibres which excrete basic tonic activity measurable by urodynamique study. With the help of this model, we envisaged a new method of intra urethral transfer of precursor muscle cells (MPC) directly by surgical implantation of muscle fibres associated with their attached satellites cells in form of muscular band. We notably noticed the formation of striated muscular fibres and sprouting of nervous endings coming in contact of new motor unites. We concluded therefore, that the transfer of MPC by surgical implantation of muscular band appears as a simple method allowing the formation of new striated fibres in an ectopique position. And therefore, our results provide the biological bases for cell therapy for treatment of sphincter pathologies in general.

L'arthrose (OA) est une maladie dégénérative avec un impact remarquable sur la qualité de vie. Pourtant, aucune intervention pharmacologique entièrement appropriée, aucune thérapie biologique ou procédure n'entraînent la dégradation progressive de l'articulation OA. Ici, nous explorons les cellules souches mésenchymateuses (MSC) - précurseurs multi-potentiels de cellules qui peuvent être isolées à partir de différents niveaux de dégradation du cartilage. Nous émettons l'hypothèse que les cellules progénitrices mésenchymateuses (CPM) pourraient servir comme une thérapie potentielle. Le cartilage ostéoarthritique humain a été obtenu de 25 patients subissant un remplacement total du genou et classé en différents niveaux de dégradation. Les niveaux d'expression de l'ARNm de CD105, CD166, Notch 1, Sox9, Acan, Col II A1 et Col I A1 ont été mesurés au jour 0, au jour 14 (2 semaines in vitro) et au jour 35 (après chondrogénèse). Les cellules de toutes les classes d'OA ont augmenté de façon significative les marqueurs MPC de l'ARNm avec expression in vitro. Les cellules proliférées ont exprimées des marqueurs spécifiques aux MPC: CD105, CD166, CD73, CD90, Notch – 1 and Nucleostemin. La chondrogénèse induit une diminution de l'ARNm de CD105, de Notch 1 et de Sox9 seulement dans l'OA légère et modérée. Cependant, seules les pastilles modérées dérivées d 'OA ont révélé des signes de cartilage hyaline élevé - collagène II et faible expression de fibrocartilage - collagène I à la fois au niveau de l’ARNm et de la protéine. Une nouvelle conclusion émerge de nos données et confirme les différences dans les marqueurs MPC entre les différents niveaux de dégradation. Seules les cellules dérivées d 'OA modérées ont été capables de former une matrice hyaline composée de protéoglycanes et de collagène II avec le niveau faible en collagène I fibrocartilagineux. Nos résultats montrent que les CPM provenant d’un cartilage d’un niveau de dégradation modéré ont un fort potentiel d'auto-réparation. / Osteoarthritis (OA) is a degenerative disease with a remarkable impact on quality of life. Yet no fully appropriate pharmacological intervention, biologic therapy or procedure stops the progressive degradation of the OA joint. Herein, we explore mesenchymal stem cells (MSCs)—multipotent precursors of cells that can be isolated from different grades of OA cartilage. We hypothesize that mesenchymal progenitors cells (MPC), could emerge as a potential therapy. Human osteoarthritic cartilage were obtained and scored (according to the OARSI) from 25 patients undergoing total knee replacement. mRNA expression levels of CD105, CD166, Notch 1, Sox9, Acan, Col II A1 and Col I A1 were measured at day 0, day 14 (2 weeks in vitro) and day 35 (after chondrogenesis). Cells from all OA grades significantly increased MPC markers mRNA with in vitro expression. Proliferated cells expressed MPC specific antigens: CD105, CD166, CD73, CD90, Notch – 1 and Nucleostemin. The chondrogenesis induced decrease in CD105, Notch 1 and Sox9 mRNA only in mild and moderate OA. Yet, only moderate OA – derived pellets revealed high hyaline cartilage marker – collagen II and low fibrocartilage marker – Collagen I expression at both mRNA and protein level. A novel finding emerges from our data and confirms differences in MPC markers between OA grades. Only moderate – OA derived cells were able to form hyaline – like matrix composed of proteoglycans and collagen II with law level of fibrocartilaginous collagen I. Further studies that investigate the mechanistic effects of chondrogenic progenitor populations associated with aging and the progression of OA are crucial to our understanding of the clinical relevance of these cells for use in cartilage repair therapies.

Notre travail comporte une partie de chirurgie expérimentale sur animaux par création de modèles d'incontinence urinaire (chez la truie) et le dysfonctionnement érectile (chez le rat) et par évaluation de nouvelles thérapies cellulaires. Dans le modèle de l'incontinence urinaire chez la truie, nous avons montré que l'appareil sphinctérien de la truie se rapproche morphologiquement de celui de l'homme par sa taille, sa forme et sa composition en fibres de type I lui conférant une activité tonique basale mesurable en urodynamique. A l'aide de ce modèle, nous avons envisagé une nouvelle méthode de transfert intra urétral de cellules précurseur musculaires par implantation directe des ficres musculaires (CPM) avec leurs cellules satellites attachées en fourme de bandelette de muscle. Nous avons notamment observé la formation de fibres musculaires striées et un bourgeonnement de terminaisons nerveuses venant au contact de nouvelles plaques motrices. Nous avons conclu donc, que le transfert de CPM par implantation chirurgicale de bandelette musculaire apparaît comme une méthode simple permettant d'obtenir la formation de fibres striées en position ectopique. Et donc, nos résultats fournissent les bases biologiques pour une thérapie cellulaire des pathologies sphinctériennes en général. Dans le modèle de la dysfonction érectile chez le rat, les résultats qu'on a obtenus, suggèrent que le principal mécanisme de la dysfonction érectile après section des nerfs caverneux est plutôt la conséquence de l'apoptose diffuse des cellules conjonctives et des cellules musculaires lisses caverneuses que de l'absence de Nitrique Oxyde. L'injection de cellules médullaires de la moelle osseuse pourrait constituer un traitement curatif de la dysfonction érectile après prostatectomie radicale en remplaçant les cellules apoptotiques.

La Sclérose en plaques (SEP) est une maladie neurologique caractérisée par une perte d’oligodendrocytes qui sont les cellules myélinisantes du système nerveux central (SNC). Malgré le développement de thérapies visant à arrêter l’attaque des oligodendrocytes par le système immunitaire, il n’existe pas encore de moyens permettant d’activer efficacement la remyélinisation. Dans la SEP, une remyélinisation spontanée peut se faire à partir de cellules précurseurs d’oligodendrocyte (POs) qui sont présentes dans l’ensemble du cerveau, mais ce processus devient inefficace avec l’âge. Le fait que, d’une part, on puisse observer des POs au sein des lésions mais que, d’autre part, on ne retrouve pas d’oligodendrocytes matures en nombre suffisant, suggère que l’entrée en différenciation des POs soit une étape critique pour une remyélinisation complète. Ce travail avait pour but de caractériser un nouveau régulateur de la différenciation des oligodendrocytes, Tensin 3 (Tns3). Ici, nous démontrons que Tns3, protéine de liaison à l’actine, est un régulateur de la différenciation des oligodendrocytes et que son expression est contrôlée par Ascl1 et Olig2, qui sont deux facteurs de transcription clés de l’oligodendrogenese. Dans un premier temps, nous avons montré que l’expression de Tns3 est fortement induite au moment de l’entrée en différenciation des oligodendrocytes, puis réprimée dans les oligodendrocytes matures. Tns3 est, par conséquence, un nouveau marqueur spécifique des oligodendrocytes en cours de différenciation. L’utilisation de modèles animaux de démyélinisation nous a permis de mettre en évidence que les nouveaux oligodendrocytes en différenciation dans la zone de remyélinisation expriment Tns3. Il pourrait donc être utilisé comme marqueur de remyélinisation dans les lésions actives. Ensuite, nous avons trouvé que la protéine Tns3 est surtout localisée dans le noyau des cellules neurales, contrairement à sa localisation cytoplasmique observée en dehors du SNC. Cela suggère une fonction spécifique aux cellules neurales et différente de son rôle dans l’adhésion cellulaire montré jusqu’à lors. D’autre part, le développement des techniques d’édition du génome CRISPR/Cas9 nous ont permis de démontrer, au stade néonatale, que la perte de Tns3 dans les cellules souches neurales diminue fortement la différenciation des oligodendrocytes in vivo. Finalement, Tns3 est un nouveau facteur impliqué dans le contrôle de la différenciation des oligodendrocytes et est un marqueur des oligodendrocytes en différenciation pendant le développement et dans les lésions remyélinisantes du cerveau adulte. Nous espérons que cette caractérisation du mécanisme d’action de Tns3 aidera à développer des stratégies thérapeutiques activant la différenciation des oligodendrocytes et la remyélinisation, permettant une amélioration de la santé des patients atteints de Sclérose en Plaques. / Multiple sclerosis (MS) is a neurological disease characterized by the loss oligodendrocytes, the myelinating cells of the Central Nervous System (CNS). Despite recent advances leading to stop the immune system from attacking oligodendrocytes, efficient remyelinating therapies are still lacking. In MS, there is a spontaneous remyelination attempt from oligodendrocyte precursor cells (OPCs) present all over the brain, but this phenomenon is inefficient and diminishes with age. The observation that OPCs are present within demyelinating MS lesions, but fail to differentiate into myelinating cells, suggests that induction of OPC differentiation is a critical event for successful remyelination. This work has aimed to characterize a novel regulator of oligodendrocyte differentiation, Tensin 3 (Tns3). Here we demonstrate that Tns3 actin binding protein is a regulator of oligodendrocyte differentiation, acting downstream of Ascl1 and Olig2, two key oligodendrogenic transcription factors. We show that Tns3 expression is strongly induced at the onset of oligodendrocyte differentiation, while downregulated in mature oligodendrocytes. Tns3 is therefore a novel specific marker of differentiating oligodendrocytes. Using demyelinating mouse models, we provide evidence that Tns3 expression characterizes newly differentiating oligodendrocytes within remyelinating areas and may thus be used as a hallmark for remyelination in MS lesions. We also found that Tns3 protein is mainly localized in the nucleus of neural cells, contrary to its cytoplasmic expression outside the CNS, suggesting a neural specific function beyond its role in cell adhesion junctions. Finally, developing CRISPR/Cas9 genome editing techniques in our lab, we demonstrate that Tns3 loss-of-function in neonatal neural stem cells (NSCs) strongly impairs oligodendrocyte differentiation in vivo. Therefore, Tns3 is a novel factor involved in the control of oligodendrocyte differentiation and a hallmark for differentiating oligodendrocytes during development and in remyelinating lesions of the adult brain. We expect that our in deep characterization of Tns3 mechanism of action will help to develop therapeutic strategies fostering oligodendrocyte differentiation, and therefore remyelination and functional repair in MS patients.

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