Abstract: Human skeletal muscle is an essential source of various cellular progenitors with potential therapeutic perspectives. Muscle-resident mesenchymal stromal cells (mrMSCs) are thought to be involved in the development of several regenerative disorders such as fatty degeneration, heterotopic ossification and fibrosis. Identifying the cell population responsible for these pathologies will help better understand the underlying mechanisms and lead to more efficient treatment. We first developed an isolation method and culture conditions for the proliferation and maintenance of the adherent fraction of human skeletal muscle derived cells. To further enrich the cell population as multipotent progenitors, we used fluorescent-activated cell sorting (FACS) and known mesenchymal stromal cell (MSC) markers. The enriched cell populations obtained were tested for their multipotent capabilities towards the osteogenic, adipogenic and chondrogenic lineages. The CD73 + CD 105+ CD90- subset of human skeletal muscle adherent cells displayed robust multipotence to all three lineages under the appropriate differentiation conditions. Clonal differentiation assays confirmed that all three lineages stem from a single multipotent progenitor. Furthermore, this cell subset was able to differentiate into brown adipocyte-like cells, expressing UCP1 at the RNA and protein levels following prolonged stimulation with rosiglitazone (ROS). This result suggests that this cell subset could also represent a human cell model for brown adipogenesis. The cell isolation and enrichment method presented in this thesis represent a novel technique to obtain human mrMSCs. This method holds great promise for future clinical applications with the enriched cell populations since they are expanded in a defined medium, which supports inter-laboratory reproducibility. Furthermore, the phenotypic markers chosen for the FACS isolation are well conserved amongst donors in the proposed conditions, limiting donor-to-donor variability.||Résumé: Le muscle squelettique humain est une source essentielle de cellules progénitrices ayant plusieurs applications thérapeutiques potentielles. Les cellules stromales mésenchymateuses du muscle squelettique humain (hmrMSCs) semblent être impliquées dans des pathologies telles l’ossification hétérotopique, la dégénérescence graisseuse et la fibrose. L’identification de la population cellulaire à l’origine de ces pathologies permettrait de mieux comprendre les mécanismes derrières celles-ci et aiderait à la création de traitements plus efficaces. Nous avons d’abord mis au point une méthode d'isolement et déterminer des conditions de culture pour la prolifération et le maintien en culture de la fraction cellulaire adhérente dérivée du muscle squelettique humain. Par le biais de la cytométrie en flux et des marqueurs connus des cellules stromales mésenchymateuses (MSC), nous avons pu enrichir les cellules stromales multipotentes. Le potentiel ostéogénique, adipogénique et chondrogénique des populations cellulaires enrichies a été évalué par des essais de différenciation. La sous-population de cellules CD73[indice supérieur +]CD105[indice supérieur +]CD90[indice supérieur -] a montré une multipotence robuste sur les trois lignées étudiées. Des essais de différenciation clonale ont confirmés que les trois lignées obtenues proviennent tous d’un progéniteur multipotent commun. De plus, cette sous-population cellulaire avait la capacité de se différencier en cellule de gras brun, démontrée par une expression élevée d’UCP1 au niveau génique et protéique suivant une stimulation continue avec le rosiglitazone (ROS). Ce résultat suggère que cette sous-population cellulaire pourrait également représenter un modèle pour l’adipogenèse vers le gras brun. La méthode d’enrichissement présentée représente une nouvelle technique afin d’obtenir des hmrMSCs. Elle semble prometteuse pour de futures applications cliniques employant ces cellules, étant donné qu’elles sont amplifiées dans un milieu défini permettant une reproductibilité interlaboratoire. De plus, les marqueurs de phénotype choisis pour l’enrichissement par cytométrie en flux sont bien conservés entre individus, limitant la variabilité inter-donneur.[symboles non conformes]

La réparation du muscle squelettique est possible grâce aux cellules satellites et aux cellules stromales résidentes (mrSC), responsables de la régénération myogénique et du remodelage de la matrice extracellulaire (MEC) respectivement. Le maintien à l’état quiescent et la différenciation de ces cellules sont finement régulés par les signaux provenant de leur microenvironnement, aussi appelé niche. Nous avons posé l’HYPOTHÈSE selon laquelle les altérations de ce microenvironnement se répercutent sur le comportement des cellules progénitrices et modulent leur capacité à régénérer le muscle squelettique. Le muscle âgé est caractérisé par la présence de tissu adipeux, une accumulation excessive de MEC (fibrose) ainsi qu’un faible potentiel régénératif. Nous avons donc caractérisé les cellules progénitrices présentes dans le muscle âgé. Nos résultats montrent que les cellules progénitrices myogéniques (CPM) du muscle âgé tendent à se différencier plutôt qu’à proliférer. De plus, nous avons montré une augmentation de la population des mrSC dans le muscle âgé, pouvant expliquer la présence plus importante de tissu adipeux et de MEC. Le muscle de souris dystrophique est caractérisé par des cycles perpétuels de dégénérescence/régénération conduisant à une fibrose du tissu. Puisqu’une modulation de la voie Wnt canonique est responsable de la fibrose de différents organes, nous avons caractérisé son implication dans le muscle des souris dystrophiques. Nous avons montré que l’activation de cette voie induit une augmentation de la prolifération des mrSC ainsi que de leur synthèse de collagène in vitro et in vivo. À l’opposé, l’inhibition de l’activité Wnt canonique induit une diminution de la population des mrSC et du dépôt fibreux. En somme, la voie Wnt canonique favorise la fibrose du muscle dystrophique par l’intermédiaire des mrSC. Des études récentes ont montré que des modifications biomécaniques du microenvironnement peuvent altérer les propriétés souches des CPM. Nous avons examiné l’influence de la rigidité du microenvironnement sur le comportement des CPM. Des analyses en microscopie à force atomique ont montré que la perte de tension des fibres ex vivo causait une légère augmentation de la rigidité du microenvironnement des cellules satellites, favorable à leur prolifération. Nous avons corrélé ces résultats avec une approche in vivo où l’on a causé la perte de tension des fibres par ténotomie. Nos conclusions suggèrent que la rigidité du microenvironnement influence l’activation des cellules satellites et leur état prolifératif. Ces observations ont été mises à profit afin de développer une méthode originale pour isoler les CPM. Celle-ci permet d’obtenir rapidement et à partir de seulement quelques fibres, un nombre important de CPM hautement purifié. En résumé, ces travaux ont permis une meilleure compréhension des facteurs présents dans le microenvironnement des cellules progénitrices et contribuants à la réparation du muscle squelettique.

Les douleurs viscérales chroniques font partie des effets secondaires des patients traités pour des cancers de la zone pelvienne. Ces douleurs peuvent affecter grandement la qualité de vie de ces patients. Dans les cas les plus graves, il n'existe pas de traitement analgésique efficace. Ainsi le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques efficaces constitue un enjeu majeur. Au sein de notre laboratoire, le potentiel réparateur et immuno-modulateur des cellules stromales mésenchymateuses (CSM) a déjà été démontré dans un modèle d'ulcération colorectale radio-induite chez le rat. Dans ce contexte, l'objectif de ma thèse était d'évaluer d'abord la pertinence de l'utilisation de ce modèle pour l'étude de l'hypersensibilité viscérale persistante radio-induite, puis, le bénéfice thérapeutique de l'utilisation des CSM comme agent antinociceptif. Nous avons dans un premier temps démontré, dans ce modèle, le maintien au cours du temps d'une hypersensibilité viscérale associée à une sensibilisation centrale persistante après irradiation, validant ainsi le modèle. Nous avons ensuite montré l'implication des mastocytes (MC) et suggéré l'implication du neuromédiateur NO dans les mécanismes de la sensibilisation périphérique sous-tendant une telle hypersensibilité. Nous avons enfin mis en évidence que le traitement par des CSM permettait la réduction de l'hypersensibilité viscérale radio-induite persistante. La capacité des CSM à moduler l'activation des MC et/ou leurs interactions avec les fibres nerveuses pourrait être impliquée dans leur action antinociceptive. En conclusion, ce travail a permis d'élargir le spectre d'action thérapeutique des CSM dans notre modèle d'étude.

La première partie de ce travail introduit un nouveau concept d'analyse des enregistrements des essais cliniques et de la dynamique de leur évolution, aussi bien thématique que temporelle. Ce concept a été appliqué à la médecine régénérative, démontrant l'absence de corrélation entre la source de cellules souches et le champ d'application. Les pathologies odonto-stomatologiques sont très peu concernées par les essais cliniques en thérapie cellulaire par cellules souches. Pourtant les parodontites, pathologies immuno-infectieuses responsables de la destruction du tissu de soutien des dents, constituent un enjeu majeur de santé publique. Bien que les auteurs s'accordent sur la responsabilité de l'écologie immunitaire et microbienne dans la physiopathologie de la maladie, les raisons de la dysbiose, de la susceptibilité individuelle sont encore mal connues. La greffe de cellules stromales mésenchymateuses (CSM) permettrait le retour à l'homéostasie en favorisant l'activation des CSM endogènes. La deuxième partie de ce travail démontre que les parodontites ont été potentiellement associées avec 57 pathologies systémiques ; le registre des essais cliniques de l'Organisation Mondiale de la Santé ayant été analysé. L'efficacité et la sureté de l'utilisation des CSM pour la régénération parodontale dans des modèles animaux ont été également démontrées. Pourtant, les modèles utilisés souffraient de problèmes méthodologiques dont la faible représentativité physiopathologique des lésions parodontales générées. Cette deuxième partie apporte donc des données quant à l'efficacité des ASC (CSM du tissu adipeux) pour améliorer de manière quantitative et qualitative la régénération des tissus de soutien parodontaux dans un modèle murin où les lésions parodontales ont été générées par l'administration répétée de bactéries parodonto-pathogènes. Il s'agit donc d'un modèle dont la physiopathologie est plus proche de celle retrouvée chez l'Homme. Enfin, la deuxième partie démontre un effet antibactérien à large spectre des ASC dont l'effet est à la fois direct (effet macrophage-like) et indirect (via la sécrétion de facteurs antibactériens). / The first part of this work introduces a new concept of analysis of clinical trial records and the dynamics of their evolution, both thematic and temporal. This concept has been applied to regenerative medicine, showing the lack of correlation between the source of stem cells and the fields of application. The stomatognathic diseases are few involved in clinical trials for stem cells therapy. Yet periodontitis, immuno-infectious diseases responsible for the destruction of the tooth supporting tissues, are a major public health issue. While the authors agree on the responsibility of the immune and microbial ecology in the pathophysiology of the disease, the reasons for dysbiosis, individual susceptibilities, are still unclear. Graft of mesenchymal stromal cells (MSCs) would return to homeostasis by promoting the activation of endogenous MSCs. The second part of this work shows that periodontitis were potentially associated with 57 systemic diseases; the clinical trials registry of the World Health Organization have been analyzed. The efficacy and safety of the use of MSCs for periodontal regeneration in animal models have also been demonstrated. Yet the models suffered from methodological problems, periodontal lesions are few representative of the pathophysiology. This second part thus provides data on the effectiveness of ASC (CSM from adipose tissue) to improve quantitative and qualitative regeneration of periodontal supporting tissues in a mouse model where periodontal lesions were generated by repeated administration of parodonto-pathogenic bacteria. It is therefore a model whose pathophysiology is closer to that found in humans. Finally, the second part demonstrates broad antibacterial spectrum of ASC whose effect is both direct (macrophage-like effect) and indirect (via the secretion of antibacterial factors).

Un microenvironnement riche en IL-4 a été mis en évidence dans le lymphome folliculaire (FL). Cette IL-4 impliquée dans la croissance tumorale a été démontrée comme principalement secrétée par les lymphocytes T follicular helper (Tfh). Dans cette étude, nous étudions l’interaction bidirectionnelle entre les cellules fibroblastiques réticulaires (FRC) dont le réseau est augmenté dans le FL et les lymphocytes Tfh par analyse des profils d’expression génique, et co-culture in vitro des lymphocytes Tfh primaires avec des cellules fibroblastiques humaines de type FRC-like. Nous démontrons que les cellules FRC-like augmentent in vitro la croissance des sous-populations de Tfh. De plus, nous avons mis en évidence une augmentation spécifique de la sécrétion d’IL-4 par les précurseurs Tfh (pre-Tfh) co-cultivés avec les cellules FRC-like, augmentation d’IL-4 impliquant les voies Notch et ICAM1/LFA1. Cette observation est particulièrement intéressante dans le contexte du FL car les lymphocytes pre-Tfh de FL comparés à des lymphocytes pre-Tfh d’amygdales non tumorales sont caractérisés par un profil d’expression génique enrichi en gènes des voies Notch et des intégrines en plus d’une surexpression d’IL-4. En conclusion, notre description de l’interaction entre les cellules stromales et les sous-populations Tfh démontrent une modification du profil cytokinique des Tfh au stade précurseur qui pourrait expliquer le profil cytokinique retrouvé dans le microenvironnement du FL, et apporter de nouveaux éléments pour la mise en évidence de nouvelles cibles thérapeutiques. / The enrichment of the microenvironment with tumor-promoting interleukin 4 (IL4) has been implicated in the pathogenesis of follicular lymphoma (FL) and was found to be conferred mainly by T follicular helper (Tfh) cells. In this study, we investigated the bidirectional crosstalk of fibroblastic reticular cells that are expanded in FL and Tfh cells with the analysis of gene expression profiles of the respective, and an in-vitro co-culture model of human induced FRC-like cells. We demonstrated that FRC-like cells enhance the growth of Tfh cell subsets in vitro. Crucially, we uncovered a specific upregulation of IL-4 secretion by precursor Tfh (pre-Tfh) cells co-cultured with FRC-like cells. Additionally, we demonstrated that Notch and ICAM1/LFA1 are two pathways involved in IL-4 secretion following FRClike cell / Tfh cell crosstalk. This observation was particularly interesting in FL context, because FL pre-Tfh cells display an enriched Notch and integrin gene expression profile as well as an overexpression of IL-4, compared to their tonsil counterpart. Altogether, we described new interactions between stromal cells and Tfh subsets and uncovered a specific cytokine profile modification at pre-Tfh stage after contact with FRC-like cells that could explain the high levels of IL-4 in FL and provide a novel target for therapy.

Le lymphome folliculaire (FL) est le lymphome B indolent le plus fréquent. Outre des altérations géniques récurrentes, le micro-environnement tumoral, et notamment les cellules stromales lymphoides,joue un rôle majeur dans le développement de ce cancer. Cependant, la caractérisation in-situ des cellules stromales lymphoïdes chez l'homme tout comme les facteurs menant à la polarisation du stroma en un stroma protumoral ont été peu étudiés. Dans cette thèse, nous avons montré, que les cellules stromales présentes dans les ganglions et la moelle osseuse envahis des patients atteints de FL surexpriment fortement la chimiokine CXCL12. Nous avons ensuite tenté de comprendre les mécanismes responsables de cette induction. Alors que les cellules B tumorales induisent une surexpression de la chimiokine CCL2 dans les cellules stromales de façon dépendante de leur synthèse de TNF, elles ne contribuent pas à l'induction de CXCL12. A l'inverse, le principal compartiment TCD4 impliqué dans la croissance tumorale du FL, les cellules T follicular helper (TFH), augmentent l'expression de CXCL12 dans les cellules stromales. Le taux d'IL-4, la principale cytokine produite par les TFH de FL, est d'ailleurs corrélé à celui de CXCL12 au sein de ma niche tumorale du FL. De plus, à l’aide d'un modèle de différenciation en stroma lymphoide, nous avons démontré que l’IL4 induit l’expression de CXCL12 par les cellules stromale in vitro. Cette production est augmentée quand les cellules stromales sont déjà engagées vers la voie de différentiation lymphoide par un traitement TNF/LT qui favorise l'activation de STAT6 par l'IL-4. Nous avons validé ces résultats dans un modèle de formation d'organe lymphoide ectopique chez la souris. Enfin, CXCL12 induit la migration et l'adhésion au stroma des B de FL via l'activation de cascades de signalisations qui peuvent être abrogées par l'utilisation d'un inhibiteur de Btk utilisé en clinique, l'Ibrutinib. Ces résultats sont en faveur de l'intérêt de considérer la boucle IL-4/CXCL12 pour développer de nouvelles stratégies thérapeutiques dans cette pathologie constamment fatale. / Follicular lymphoma (FL) is the most frequent indolent B-cell lymphoma. Beside recurrent genetic alterations, tumor microenvironment, including lymphoid stromal cells, has been shown to play a key role in FL development. However, in situ characterization of lymphoid stromal cells is still lacking in humans and there are very few studies focusing on the factors that could lead to stroma polarization in normal and pathological context. In this thesis, we showed first that in FL, lymph node (LN) and bone marrow (BM) infiltrating stromal cells highly express the chemokine CXCL12. We next focused on the mechanisms underlying this upregulation. Interestingly, whereas malignant FL B cells induced overexpression of CCL2 in stromal cells in a TNF-dependent manner, they did not contribute to CXCL12 induction. Conversely, FL-infiltrating follicular helper T cells (FL-TFH), the key FL-supportive T-cell subset could trigger CXCL12 expression in stromal cells. IL-4 is the main FL-TFH-derived cytokine and showed a positive correlation with CXCL12 expression inside FL cell niches. Moreover, based on our in vitro lymphoid stroma differentiation model, we demonstrated that IL-4 promoted CXCL12 expression in stromal cells, together with a phenotype close to that identified in situ within FL cell niche. Such IL4 dependent CXCL12 regulation is more pronounced in stromal cells already committed towards lymphoid stromal cells by a prestimulation by TNF/LT in association with an increased STAT6 activation. These data were validated in a model of ectopic lymphoid organ formation in mice. Finally, CXCL12 induced FL B-cell migration, and adhesion to stromal cells through the activation of a signaling pathway that could be abrogated by the Btk inhibitor Ibrutinib. These data argue for considering IL-4/CXCL12 axis as a potential therapeutic target to disrupt FL protective cell niche in this still fatal malignancy.

Les progéniteurs hématopoïétiques se différencient dans la moelle osseuse, au contact des cellules stromales, indispensables pour leur survie. Lors de la lymphopoïèse B, les progéniteurs se différencient suivant plusieurs étapes successives en cellules pro-B, pré-BI, pré-BII, puis B immatures, au cours desquelles se mettent en place les réarrangements des gènes codant pour les chaînes lourdes et légères des immunoglobulines. Les cellules pré-BII, qui expriment le récepteur pré-B (pré-BCR) à leur surface, constituent un point de contrôle essentiel lors du développement B. Le laboratoire a précédemment démontré que la galectine-1 (gal1), produite par les cellules stromales, fait un lien entre le pré-BCR et certaines intégrines afin de former une « synapse immunologique » entre les cellules pré-BII et les cellules stromales, conduisant ainsi à la relocalisation puis à l’activation du pré-BCR.Au cours de ma thèse, je me suis intéressée au rôle du stroma médullaire à l’étape des cellules pré-BII. Nous avons tout d’abord démontré l’importance de la formation de la synapse et des interactions entre les pré-BCR, les intégrines et la gal1 pour la prolifération et la différenciation des cellules pré-B in vivo. Enfin, nous avons caractérisé les cellules stromales de la moelle osseuse qui expriment la gal1. Ce travail a montré que la majorité des cellules pré-BII, au contraire des autres progéniteurs B, se situe au contact des cellules stromales gal1+, apportant pour la première fois la preuve de l’existence d’une niche stromale spécifique aux cellules pré-BII. / In the bone marrow, hematopoietic progenitors differentiate in close contact with stromal cells, essential for their survival. During B cell development, the progenitors differentiate through several sequential stages including pro-B cells, pre-BI cells, pre-BII cells and immature B cells, which allow setting up the rearrangements of genes encoding the immunoglobulin heavy and light chains. The expression of a functional pre-B cell receptor (pre-BCR) at the surface of the pre-BII cells represents a crucial checkpoint during B cell differentiation. The laboratory has previously demonstrated that the stromal cell-derived galectin-1 (gal1) is a link between the pre-BCR and certain integrins. This binding drives the pre-BCR in the pre-BII/stromal cell synapse, leading to the initiation of pre-BCR signaling.During my PhD, I have been interested in the role of stromal cells at the pre-BII cell stage. We first demonstrated the importance of synapse formation and the importance of the interactions between the pre-BCR, integrins and gal1 for the proliferation and differentiation of pre-BII cells in vivo. Finally, we characterized the bone marrow stromal cells which express gal1. This work showed that the majority of pre-BII cells, unlike other B cell progenitors, was in contact with gal1+ stromal cells, providing the first evidence of the existence of a specific stromal cell niche for the pre-BII cells.

Les polynucléaires neutrophiles ont longtemps été considérés comme des cellules n’intervenant que dans la réponse immune innée. Cependant, au cours de ces dernières années, de nombreuses publications suggèrent que ces cellules, retrouvées au sein du microenvironnement de nombreux cancers, pourraient également jouer un rôle dans la tumorigénèse et la progression tumorale. Ces études mettent en évidence leur fréquence comme marqueur pronostique dans différents cancers solides, mais peu de travaux se sont intéressés à la caractérisation fonctionnelle de ces cellules dans la progression tumorale. Dans de nombreux cancers dont les lymphomes B issus du centre germinatif, les cellules tumorales, qui sont incapables de proliférer et de survivre seules, sont dépendantes de leur microenvironnement de soutien. Dans cette étude, nous avons évalué la fonctionnalité des polynucléaires neutrophiles dans la croissance des lymphomes B. Ainsi, nous avons démontré pour la première fois que les polynucléaires neutrophiles soutiennent directement la croissance et la survie des cellules tumorales de lymphomes B. De plus, un dialogue bidirectionnel existe entre les polynucléaires neutrophiles et les cellules stromales. D’une part, les cellules stromales soutiennent la survie des polynucléaires neutrophiles, qui en retour induisent les caractéristiques d’un stroma lymphoïde. L’induction de ce phénotype permet aux cellules stromales d’acquérir de meilleures capacités de soutien envers les cellules tumorales. Cette étude confirme donc que les polynucléaires neutrophiles sont une composante importante du microenvironnement tumoral, et pourraient devenir une nouvelle cible thérapeutique pour le traitement des lymphomes B issus du centre germinatif. / For long time, neutrophils have only been considered as cells involved in the innate immune response. More recently, in descriptive publications, neutrophils were found in the microenvironment of many solid cancers, hypothesizing that they could also play a role in tumorigenesis and cancer progression. These studies highlighted the prognostic value of their frequency, but few of them focused on the functional characterization of these cells in tumor growth. In many cancers, including germinal centre-derived B-cell lymphomas, tumor cells are dependent on their microenvironment to proliferate and survive. In this study, we focused on the role of neutrophils in the progression of B-cell lymphomas, and for the first time we demonstrated that neutrophils directly support the growth and survival of tumor Bcells. In addition, we highlighted the existence of bidirectional cooperation between neutrophils and stromal cells. In one hand stromal cells support the survival of neutrophils. On the other hand, neutrophils induce a lymphoid stroma phenotype which is well known to enhance their supportive effect on tumor cells. This study demonstrates that neutrophils are a significant component of the tumor microenvironment and may be considered as a potential therapeutic target for the treatment of B-cell lymphomas.

La grande originalité de mon projet réside dans la génération de cellules stromales mésenchymateuses (MSCs) à partir de cellules souches pluripotentes induites humaines (iPS). Je rappellerai les propriétés phénotypiques, de multipotence et immunosuppressives des MSCs et m’attarderai sur leurs différents mécanismes immunomodulateurs. Cependant, leur nombre limité et leur isolation difficile limitent leur utilisation thérapeutique nécessitant une autre source de cellules.Mon travail a donc été de générer et de caractériser des MSCs issues d’iPS (huiPS-MSCs). L'avantage des huiPS-MSCs réside dans leur plus grande disponibilité et la possibilité d'en avoir à volonté. Encore faut-il valider l’intérêt thérapeutique potentiel de ces huiPS-MSCs. Premièrement, mes résultats in vitro montrent que les huiPS-MSCs présentent une activité immunosuppressive sur les lymphocytes T (LT) activés conduisant à une induction de LT régulateurs FoxP3+ fonctionnels. Deuxièmement, dans une approche plus axée sur la thérapie, j’ai analysé in vivo l’activité́ immunosuppressive des huiPS-MSCs dans un modèle de réaction xénogénique de greffon contre l'hôte (souris immunodéficientes NSG injectées avec des LT humains). Je montre clairement, après traitement avec les huiPS-MSCs, une réduction de la proportion de LT humains producteurs de cytokines inflammatoires (IFNγ et TNFα) typiques de la pathologie et l’apparition concomitante de LT présentant un phénotype régulateur (production d’IL10 et expression de FoxP3). La fin de mon travail a été de caractériser moléculairement la régulation de l’expression de PD-L1, une molécule immuno-régulatrice puissante, entre les MSCs issues de la moelle osseuse (BM-MSCs) de donneurs sains et nos huiPS- MSCs. Les huiPS-MSCs ont une expression constitutive de PD-L1, qui est absente sur les BM-MSCs. J’ai analysé les microARNs susceptibles de limiter l’expression de PD-L1, j’ai pu en identifier plusieurs. En mesurant leur expression dans les différentes MSCs à notre disposition, je montre que cette expression est inverse par rapport à celle de PD-L1. J’ai ainsi pu démontrer l’activité immunosuppressive de nos huiPS-MSCs in vitro et in vivo avec une perspective d’induction de tolérance immune, et caractériser la régulation de l’expression de PD-L1, molécule immunosuppressive exprimée par les huiPS-MSCs. / The mesenchymal stromal cells (MSCs) present many features that render attractive as therapeutic cells. Their phenotype, multipotency and immunosuppressive properties are well described. Nevertheless, major restriction for their clinical use is due to the limited in vitro expansion and low quantity of cells that can be collected from adult tissues. The originality of my project consisted in the generation of mesenchymal stromal cells (MSCs) from human induced pluripotent stem cells (iPS). These huiPS-MSCs could fulfill some of the specification required to improve MSCs use in therapeutic approaches: welldefined and unlimited number of cells with reproducible functional characteristics. In a first approach, I characterized the huiPS-MSCs generated in the laboratory. My results highlight the immunosuppressive activity in vitro of the huiPS-MSCs on T-cell stimulation that induces a switch in T-cell cytokine polarization toward the generation of Treg cells. Secondly, in a more therapy-oriented approach, I analyzed in vivo immunosuppressive activity of huiPS-MSCs in a xenogeneic graft versus host model (NSG immunodeficient mice injected with human T lymphocytes). My data showed significantly reduced percentages of human-differentiated T cells producing Th1 inflammatory cytokines (IFNγ and TNFα). By contrast, T cells producing IL-10 and FoxP3+ Treg cells, absent in nontreated animals, were detected in huiPS-MSCs treated mice, confirming the in vitro results of a tolerizing process. The end of my work was to characterize the molecular regulation of the expression of PDL1, an immunoregulatory molecule expressed by the MSCs. Comparing bone marrow MSCs (BM-MSCs) from healthy donors and our huiPS-MSCs, I showed that the huiPSMSCs have a constitutive expression of PD-L1, which is absent on BM-MSCs. Analysing microRNAs that could limit the expression of PD-L1, I could identify several microRNAs which expression is inverse to the expression of PD-L1. For the first time, my results highlight the immunosuppressive activity of huiPS-MSCs on human T-cell stimulation with a concomitant generation of human Treg cells in vivo and characterize the regulation of PD-L1 expression, an immunosuppressive molecule expressed by the MSCs. They may favor the development of new tools and strategies based on the use of huiPS cells and their derivatives for the induction of immune tolerance.

Introduction : L’efficacité de la greffe d’îlots n’est plus à démontrer mais elle reste l’objet de recherches pour améliorer la qualité et la survie des îlots greffés souvent fragilisés par la destruction enzymatique de leur microenvironnement lors de la procédure d’isolement. Dans ce contexte, les cellules stromales mésenchymateuses (CSM) d’origine pancréatique représentent un outil intéressant par leurs propriétés d’immunomodulation et par leur capacité de sécrétion de facteurs du microenvironnement. L’objectif de ce travail est d’évaluer l’effet des cellules stromales pancréatiques humaines sur les cellules β humaines.Méthodes : Des îlots humains purifiés ont été maintenus en culture pendant plusieurs jours. Les cellules adhérentes se formant en périphérie de l’îlot ont été sélectionnées et immortalisées. Ces nouvelles cellules « human islet-derived stromal cells » (hISC) ont ensuite été caractérisées pour déterminer leur profil mésenchymateux Nous avons ensemencé des cellules β humaines (lignée EndoC-βH1 ou cellules primaires) sur du milieu conditionné de hISC (hISC-CM) utilisé comme support de culture. L’adhérence, la survie, la prolifération, l’insulinosécrétion des cellules β cultivées sur le hISC-CM ont été mesurées et comparées à un support contrôle : la poly-L-lysine.Résultats : Les hISC présentent un profil phénotypique et transcriptomique très proche des CSM issues de la moelle osseuse. D’un point de vue fonctionnel, les hISC présentent une capacité d’immunomodulation. Elles expriment et sécrètent des protéines matricielles connues pour être présentes autour et à l’intérieur des îlots humains tels que les collagènes de type I, IV et VI, la laminine et la fibronectine. Au contact du hISC-CM les cellules EndoC-βH sur adhèrent st s’étalent. Le hISC-CM augmente l’expression du marqueur de prolifération PCNA et améliore la survie et la fonction des cellules EndoC-βH1. D’un point de vue mécanistique, l’interaction cellules β/hISC-CM active la phosphorylation de FAK (focal adhesion kinase) et ERK (extracellular signal-regulated kinases). A l’interface de cette interaction, la sous-unité β1 de l’intégrine est impliquée dans les effets observés du hISC-CM sur l’adhérence et la fonction des cellules β.Conclusion : Nos travaux démontrent l’intérêt prometteur des hISC en tant que cellules de soutien des cellules β humaines par la sécrétion de protéines matricielles pancréatiques. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour le maintien des îlots en culture et leur conditionnement dans un microenvironnement plus physiologique permettant ainsi de préserver leur qualité fonctionnelle lors de la greffe. / Introduction : The efficacy of islet transplantation is well established. However, the procedure still needs improvements in the quality of grafted islets, often weakened by the loss of their surrounding tissue during the isolation process. In this respect, mesenchymal stromal cells (MSC) represent an interesting tool as they have immunomodulatory and anti-inflammatory properties and are known to secrete proteins involved in creating a favorable microenvironment. This work aims to investigate the effect of human pancreatic stromal cells on human β-cells.Methods : We characterized the mesenchymal profile of cells, previously immortalized in our lab from human islets of Langerhans adherent cells, hereafter named hISC (human islet-derived stromal cells). We seeded human β-cells (EndoC-βH1 cell line or primary β-cells) on hISC-conditioned medium (hISC-CM) used as coating of Petri dishes. We assessed spreading, survival, proliferation and glucose-induced insulin secretion of β-cells cultured on hISC-CM as compared to poly-L-lysine coating.Results : Phenotypic and transcriptomic profiles of hISC are close to bone-marrow MSC. The hISC have an immunomodulation capacity. They express and secrete extracellular matrix proteins known to be present around and within human islet such as types I, IV and VI collagens, laminin and fibronectin. EndoC-βH1 seeded on hISC-CM adhere and spread on cell culture surface. We show that hISC-CM has positive effects on EndocC-βH1 proliferation, survival and glucose-induced insulin secretion, as compared to poly-L-lysine. From mechanistic point of view, hISC-CM induces FAK (focal adhesion kinase) and ERK (extracellular signal-regulated kinases) phosphorylations. The β1-integrin subunit is involved in both adhesion and increased insulin secretion of β cells induced through hISC-CM.Conclusion : Our work demonstrates a promising interest of hISC as support cells for human β-cells by scaffolding factors secretion. It opens new perspectives for conditioning human β-cells in a more physiological microenvironment to preserve their functional quality before and after transplantation.