Reproduction de : Thèse doctorat : Médecine. Biologie cellualire : Reims : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p.163-218.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine : Nancy 1 : 2003. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse de doctorat : Ingénierie Cellulaire et Tissulaire : Nancy 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Titre de l'écran-titre (visionné le 25 mars 2009). Bibliogr.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr.: f. 68-76. Publié aussi en version électronique.

L’absence de traitements efficaces pour régénérer l’encéphale a orienté les recherches vers un nouveau domaine : la thérapie cellulaire. Dans ce contexte, les cellules souches apparaissent comme un outil de choix pour reformer le tissu cérébral et restaurer les capacités cognitives et les cellules souches olfactives ecto-mésenchymateuses (CSOE-Ms), localisées dans la cavité nasale, apparaissent comme un candidat idéal. Chez des rats, nous avons démontré que la transplantation de CSOE-Ms restaurait les capacités mnésiques impactées après une ischémie et entraînait une augmentation de la neurogenèse dans l’hippocampe.Nous avons ensuite promu l’intérêt de ces cellules auprès de la communauté scientifique et du monde vétérinaire en caractérisant les cellules de huit espèces d’intérêt. Ces travaux ont révélé de fortes similitudes entre les cellules de toutes les espèces, ce qui permet de généraliser en partie les propriétés thérapeutiques de ces cellules depuis les données obtenues majoritairement à partir de cellules humaines. Afin de confirmer ces observations in vitro, nous avons effectué des greffes dans le quatrième ventricule cérébral de vieux chiens présentant un syndrome dégénératif lié au vieillissement. L’injection de cellules souches a permis de restaurer en partie les capacités cognitives perturbées et s’est révélé sans aucun effet délétère.Les résultats obtenus au cours de cette thèse confirment l’intérêt des CSOE-Ms pour traiter les atteintes du système nerveux central et suggèrent qu’elles pourraient être un outil majeur pour la médecine régénérative. / The lack of effective treatments to regenerate the brain led research into a new field: the cellular therapy. In this context, stem cells appear as a tool of choice to regenerate brain tissues and restore cognitive abilities. Olfactory ecto-mesenchymal stem cells (OE-MSCs), located in the nasal cavity, appear as an ideal candidate.In rats, we have demonstrated that transplantation of OE-MSCs restored memory capacities affected after ischemia and led to an increase in neurogenesis within the hippocampus.We then promoted the interest of these cells toward the scientific and veterinary community by characterizing the cells of eight species of interest. This work revealed strong similarities between the cells of all the species, which makes it possible to generalize in part their therapeutic properties from the data obtained mainly from human cells.To confirm these observations in vitro, we performed transplants in the fourth cerebral ventricle of old dogs with degenerative syndrome related to aging. The injection of stem cells partially restored disturbed cognitive abilities and was shown to have no deleterious effect.The results obtained during this thesis confirm the interest of OE-MSCs to treat central nervous system injuries and suggest that they could be a major tool for regenerative medicine.

Les Glioblastomes (GBM) sont des tumeurs cérébrales de trés sombre pronostic malgré leur traitement associant résection chirurgicale et chimio/radiothérapie. Ils contiennent notamment une sous-population de cellules souches/initiatrices de GBM (GIC) impliquée dans la radio/chimiorésistance et la récidive de ces tumeurs en étant capable de générer la majorité des cellules tumorales plus différenciées. Des études ont montré que les cellules tumorales pourraient avoir la capacité de se dédifférencier et d'acquérir un phénotype plus proche des GIC en réponse à des stress. Notre hypothèse est qu'une telle plasticité pourrait avoir lieu en réponse aux radiations ionisantes (RI) et participer à la récidive rapide de ces tumeurs après thérapie. En effet, j'ai montré que l'exposition de cultures primaires de cellules de GBM établies à partir de résection de patients à une dose infra-toxique et cliniquement relevante de RI potentialise à long terme la réacquisition de caractéristiques associées au phénotype des GIC (auto-renouvellement, expression de marqueurs souches et tumorigénicité). J'ai identifié au cours de ce processus (1) une surexpression de la protéine anti-apoptotique Survivine; dont l'inhibition pharmacologique bloque la plasticité radio-induite, (2) une reprogrammation métabolique précoce et (3) une enzyme impliquée dans l'acidification du pH extracellulaire, qui semble favoriser le processus de dédifférenciation radio-induite. A terme, le ciblage des mécanismes impliqués dans de ce processus adaptif aux RI pourrait contribuer à développer des stratégies thérapeutiques innovantes pour radiosensibiliser ces tumeurs. / Glioblastomas (GBM) are some highly lethal brain tumors despite a treatment associating surgical resection and radio-chemotherapy. Amongst these tumors, a subpopulation of radio/chemoresistant GBM stem-like/initiating cells (GIC) appears to be involved in the systematic GBM recurrence through the generation of more differenciated tumoral cells. Recent studies showed that tumor cells may have the ability to dedifferentiate and acquire a GIC phenotype in response to microenvironment stresses. We hypothesized that GBM cells could be subjected to a similar dedifferentiation process after ionizing radiations (IR), then supporting the GBM rapid recurrence after radiotherapy. Indeed, I showed that the exposure of several primo-cultures of differentiated GBM cells isolated from patient resections to a subtoxic and clinically relevant IR dose potentiated the long-term reacquisition of GIC properties (self-renewal ability, expression of stemness markers and tumorigenicity). I also identified during this process (1) an up-regulation of the anti-apoptotic protein Survivin whose pharmacological down-regulation led to a blockade of the IR-induced plasticity, (2) the presence of a metabolic shift occurring quickly after IR and (3) an enzymatic target, which appears to be involved in extracellular acidification under IR and could also potentiate the long term dedifferentiation induced by IR. At term, targeting the mechanisms associated with IR-induced plasticity in order to inhibit the IR-induced adaptive processes will likely contribute to develop some innovating pharmacological strategies for an improved radio-sensitization of these brain tumors.

Contrairement aux mammifères adultes, l’amputation d’un membre de vertébrés capables de régénérer, est suivie de la formation d’une structure hautement proliférative et hétérogène : le blastème. Les conditions de formation de ce blastème sont encore mal connues. La sécrétion de facteurs par les cellules dérivées de la crête neurale CCN, seraient à l’origine de la prolifération du blastème. De plus, les macrophages sont recrutés sur le site d’amputation et participeraient à la régénération mais leurs mécanismes d’actions et interactions avec les CCN n’ont jamais été étudiés dans ce contexte. Mon projet de thèse avait pour but d’élucider ces mécanismes en s’appuyant sur deux modèles de régénération : la régénération de la nageoire chez la larve de zebrafish et le membre supérieur de l’embryon de souris au stade E10.5. Ces travaux ont permis :• Chez la larve de zebrafish : d’identifier deux sous-types de macrophages recrutés de manière séquentielle au cours de la régénération, de montrer que l’activation de la voie TNFa/TNFR1 par les macrophages était nécessaire à la prolifération du blastème, d’identifier une population de CCN foxd3+ dans la nageoire dont la présence est indispensable au recrutement et à la polarisation des macrophages ainsi qu’à la prolifération des cellules du blastème.• Chez l’embryon de souris : d’identifier un stade régénératif (E10.5) et non régénératif (E12.5), de montrer l’accumulation de CCN au niveau du site d’amputation au stade E10.5 et de démontrer le rôle de ces cellules dans le processus de régénération. / Unlike in adult mammals, in regenerative species, appendage amputation is followed by the formation of a highly proliferative and heterogeneous structure called the blastema. The required conditions for its formation are still not completely understood. Paracrine factors produced by neural crest derived cells (NCC) have been proposed to be responsible for blastemal cell proliferation. Moreover, macrophages are recruited to the wound site and could participate to the regeneration process. However, their exact functions and interactions with NCC during regeneration have never been investigated. My thesis project consisted in deciphering those mechanisms using two different models: zebrafish larva caudal fin regeneration and forelimb bud regeneration of the E10.5 mouse embryo. This work allowed us:• In zebrafish larva: to identify two subpopulations of macrophages, to highlight their roles during regeneration, to demonstrate the role of the TNFa/TNFR1 axis in the blastemal cell proliferation and to identify a new foxd3+ NCC population in the caudal fin, which is required for macrophage recruitment, polarization and for blastemal cell proliferation. •In mouse embryo: to identify a regenerative (E10.5) and non-regenerative (E12.5) stage of development, to demonstrate the accumulation of NCC at the wound site in E10.5 embryos and demonstrate the crucial role of NCC during epimorphic regeneration in mammals.

Les cellules souches du tissu adipeux (ASC pour Adipose-derived Stem Cells) constituentaujourd’hui une source de cellules souches particulièrement prometteuses dans le domaine dela thérapie cellulaire. Considérée comme une alternative sérieuse aux cellules souches de lamoëlle osseuse, cette source de cellules souches multipotentes fait depuis quelques annéesl’objet de nombreuses recherches et essais cliniques dans le domaine des thérapiesrégénératrices. La compréhension des mécanismes moléculaires et l’identification derégulateurs associés à la différenciation des cellules souches permettent de mieux comprendrel’implication de ces cellules dans l’homéostasie et la réparation tissulaire. Ceci représente unenjeu considérable dans le développement de stratégies thérapeutiques pour de nombreusesmaladies humaines.De précédentes études ont démontré que les récepteurs aux nucléotides P2Y jouent un rôleprécoce dans le devenir adipogénique et ostéogénique des cellules souches mésenchymateuseshumaines de la moëlle osseuse et du follicule dentaire. L’implication des récepteurs P2Y a étépeu étudiée dans les processus de différenciation des ASC. Ceci nous a amené à investiguer lerôle potentiel des récepteurs P2Y4 et P2Y2 dans la voie de différenciation adipocytaire et dansla voie de différenciation endothéliale.Dans un premier temps, nous avons étudié l’impact de la perte du récepteur P2Y4 dans leprocessus de différenciation adipogénique des celles souches du tissu adipeux cardiaque(cASC) et dans la formation du tissu adipeux cardiaque (TAC). Nous avons montré une forteexpression du récepteur P2Y4 tout au long du processus de différenciation des cASC enadipocytes matures. Ces premiers résultats ont été corrélé à une précédente observation faitepar notre laboratoire démontrant l’augmentation de la masse de ce tissu graisseux entourant lecoeur chez les souris déficientes pour le récepteur P2Y4. Nous avons ensuite identifié un effetnégatif de l’UTP, ligand des récepteurs P2Y4 et P2Y2, sur la différenciation et la maturationadipogénique des cASC. Par ailleurs, l’utilisation d’agonistes spécifiques aux deux récepteursa permis de démontrer que cet effet négatif de l’UTP observé sur la différenciation adipocytaireétait lié à l’activation du récepteur P2Y4. Ces effets ont rapidement été corrélés à une diminutiond’expression de facteurs adipogéniques (PPARy, SCD1 et THRSP) identifiant ainsi le P2Y4comme un régulateur négatif du processus adipogénique.Cette première étude a également permis d’évaluer la fonction cardioprotectrice du TAC enl’absence du récepteur P2Y4. Des études in vivo réalisées sur un modèle murin d’infarctus dumyocarde (LAD) a permis d’expliquer l’effet cardioprotecteur précédemment observé enl’absence du récepteur P2Y4. Il semblerait que la cardioprotection observée dans les sourisdéficientes pour le récepteur P2Y4 serait dépendant de la surexpression d’une adipokinecardioprotectrice, l’adiponectine. La réalisation du modèle LAD sur des souris double knockoutpour le récepteur P2Y4 et l’adiponectine a en effet permis de démontrer la corrélation entrela cardioprotection et l’augmentation d’adiponectine dans les souris déficientes pour lerécepteur P2Y4. Enfin, la mise en évidence d’adipocytes de type beige dans le TAC de sourisP2Y4 knockout est venue étayer la dimension cardioprotectrice du TAC.Dans la seconde partie de ce travail, nous nous sommes intéressés au rôle du récepteur P2Y2,dans la différenciation des cASC en cellules endothéliales et leurs propriétés angiogéniquesdans un modèle in vivo de revascularisation post-ischémique.Des expériences d’angiogenèse in vitro réalisées au moyen de cASC prédifférenciées encellules endothéliales ont démontré la formation de réseaux plus développés après unestimulation à l’UTP (100μM) au cours de la différenciation des cASC. L’effet positif de l’UTPdans la formation des réseaux vasculaires, conservé dans les cASC issues de souris déficientespour le P2Y4, était cependant inhibé en l’absence du récepteur P2Y2. Ces résultats, associés àl’expression forte du récepteur P2Y2 observée dans les cultures de cASC (comparée à celle duP2Y4), sont venus confirmer le rôle de ce récepteur dans le processus de différenciationendothéliale des cASC et dans la formation de tubes vasculaires. Des expériences de RNAsequencing nous ont permis d’identifier des protéines cibles de l’UTP dans les cASC possédantdes propriétés pro-angiogéniques.Enfin, la dernière partie de ce travail fut la mise en place d’un modèle in vivo conséquentpermettant d’étudier l’effet de l’UTP sur le potentiel de revascularisation post-ischémique descASC différenciées. L’injection post-infarctus des cASC préstimulées à l’UTP a démontré uneffet positif sur la densité capillaire dans la périphérie de la zone ischémique. Enfin, cet effetpro-angiogénique d’un prétraitement des cASC à l’UTP pendant leur différenciation était perduen cas d’injection de cASC issues de souris déficientes pour le récepteur P2Y2.Cette seconde étude a donc permis de mettre en évidence le rôle régulateur de l’UTP, parl’activation du récepteur P2Y2, dans le potentiel pro-angiogénique des ASC après leur injectiondans un modèle d’infarctus. L’identification de régulateurs, permettant d’améliorer l’efficacitéthérapeutique des ASC en agissant notamment sur leurs effets pro-angiogéniques paracrines etdonc leur capacité de revascularisation, représente un enjeu majeur dans l’optimisation desthérapies cardiaques.L’ensemble de nos travaux suggère que les récepteurs aux nucléotides présentent un potentielrégulateur majeur dans des processus physiologiques tels que la différenciation adipocytaire etendothéliale des ASC. Ces récepteurs pourraient ainsi constituer des cibles thérapeutiquesintéressantes dans la régulation de la fonction cardioprotectrice du TAC et dans le potentiel proangiogéniquedes ASC dans un processus de revascularisation post-ischémique. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

During embryonic development and embryonic stem (ES) cell differentiation, the different cardiovascular cell lineages that compose the mature heart arise from different groups of cardiovascular progenitors (CPs), which contribute to the formation of different heart regions. Mesp1 expression is the earliest sign of cardiovascular development. Tracing of the early Mesp1-exressing cells reveals that all cardiovascular cell of the mature heart arise from Mesp1-derived cells. Various functional studies demonstrated that Mesp1 acts as a central regulator of cardiovascular lineage commitment, controlling the expression of early cardiac transcription factors, and promoting the differentiation into cardiomyocytes (CMs), endothelial cells (ECs) and smooth muscle cells (SMCs). In the first part of my thesis work, we generated a Mesp1-GFP reporter ES cell line allowing tracking and isolating the earliest Mesp1-expressing cells. We found that Mesp1 marks an early population of CPs that presents the ability to differentiate into CM, EC and SMC from both heart fields. Transcriptional profiling of Mesp1-CPs uncovered cell surface markers allowing their isolation. In this work, we demonstrated that Mesp1 is required for the specification of these early CPs. To ensure harmonious cardiovascular development, CP specification and migration must be tightly coordinated. In addition to the induction of cardiovascular cell fate, Mesp1 seems also involved in the migration of early CPs, as suggested by the cardiac malformation associated with the persistence of cardiovascular specification and differentiation in Mesp1 null embryo. The upregulation of the expression of Mesp2, its closest homologue, in the cardiac mesoderm, suggest that Mesp2 could partially compensate for Mesp1 function during early cardiogenesis, while Mesp1 presents a unique and non-redundant function during CP migration. However, Mesp2 KO embryos do not present cardiac malformation but rather major skeletal malformations. Inactivation of both Mesp1 and Mesp2 leads to the complete absence of mesoderm formation and consequently heart development, precluding the assessment of the redundant function of Mesp1 and Mesp2 during cardiovascular specification and differentiation. The second aim of this work was to investigate the mechanisms that compensate for Mesp1 functions during the early steps of cardiogenesis, and those that control the unique Mesp1 function during CP migration. Using inducible gain of function experiments during ES cell differentiation, we found that Mesp2 was as efficient as Mesp1 at promoting CP specification, EMT and cardiovascular differentiation. However, only Mesp1 stimulated the polarity and directional cell migration through a cellular autonomous mechanism. Transcriptional analysis and ChIP experiments revealed that Mesp1 and Mesp2 activate a common set of target genes that promote CP specification and differentiation. We identified two direct Mesp1 target genes, Prickle1 and RasGRP3, that are strongly induced by Mesp1 and not Mesp2 and which control the polarity and the speed of cell migration. Altogether our results identify the molecular interface controlled by Mesp1 that links CP specification and migration during ES cell differentiation. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished