Les capacités de cicatrisation de la gencive en font un modèle de régénération tissulaire naturelle. Ces capacités sont liées en grande partie à l’activité des fibroblastes. Composante cellulaire principale du tissu conjonctif gingival, ils sont au cœur de la régulation des réponses inflammatoires et des processus de cicatrisation. Nous avons supposé que ce tissu pouvait contenir des cellules souches, pouvant expliquer en partie, ces capacités de réparation. Au cours de cette thèse, nous avons pu mettre en évidence la présence de cellules souches mésenchymateuses aux propriétés communes avec les cellules souches adultes dérivées des crêtes neurales. Ces cellules expriment des marqueurs spécifiques des cellules souches et des crêtes neurales. Par ailleurs, elles présentent des capacités d’auto-renouvellement et de multipotence. Elles sont, en effet, capables de se différencier en adipocytes, ostéocytes et chondrocytes. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés à la différenciation chondro/endochondrale. La culture des cellules, sous forme de sphères en suspension, a permis de mettre en évidence leurs capacités de différenciation en tissus cartilagineux et articulaires. Elles s’organisent spontanément en plusieurs types cellulaires différents, générant notamment des chondrocytes hypertrophiques et des synoviocytes selon leur localisation au sein des sphères et du milieu de culture utilisé. Le comportement de ces cellules soumises à ces conditions a permis de montrer leurs facultés à reproduire, in vitro, des processus proches de ceux retrouvés au cours du développement. Ces résultats permettent une meilleure compréhension des phénomènes de différenciation des cellules souches adultes, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour des applications en thérapie cellulaire articulaire et osseuse. / The healing capacity of the gingiva makes it a model of natural tissue regeneration. These capabilities are largely related to the fibroblast activity. They are the main cellular component of the gingival connective tissue and they regulate inflammatory responses and healing process. We hypothesized that this tissue could contain stem cells, which could explain, in part, these repair capabilities. In this thesis, we were able to demonstrate the presence of mesenchymal stem cells with properties shared with the neural crest-derived adult stem cells. These cells express specific markers of stem cells and neural crest. Moreover, they do have the capacity to self-renew and multipotency. They are, indeed, able to differentiate into adipocytes, chondrocytes and osteocytes. We have particularly focused on the chondro / endochondral differentiation. When cultivated as micromasses cultures in suspension, cells were able to differentiate into cartilage and joint tissues. They organize themselves spontaneously into several different cell types, including hypertrophic chondrocytes and synoviocytes depending on their location within the micromasses and the culture medium used. The behavior of these cells under these conditions has shown their ability to replicate in vitro, close to those found during the development process. These results allow a better understanding of adult stem cells differentiation, opening new perspectives for applications in joint and bone cell therapy.

Les capacités de cicatrisation de la gencive en font un modèle de régénération tissulaire naturelle. Ces capacités sont liées en grande partie à l'activité des fibroblastes. Composante cellulaire principale du tissu conjonctif gingival, ils sont au cœur de la régulation des réponses inflammatoires et des processus de cicatrisation. Nous avons supposé que ce tissu pouvait contenir des cellules souches, pouvant expliquer en partie, ces capacités de réparation. Au cours de cette thèse, nous avons pu mettre en évidence la présence de cellules souches mésenchymateuses aux propriétés communes avec les cellules souches adultes dérivées des crêtes neurales. Ces cellules expriment des marqueurs spécifiques des cellules souches et des crêtes neurales. Par ailleurs, elles présentent des capacités d'auto-renouvellement et de multipotence. Elles sont, en effet, capables de se différencier en adipocytes, ostéocytes et chondrocytes. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés à la différenciation chondro/endochondrale. La culture des cellules, sous forme de sphères en suspension, a permis de mettre en évidence leurs capacités de différenciation en tissus cartilagineux et articulaires. Elles s'organisent spontanément en plusieurs types cellulaires différents, générant notamment des chondrocytes hypertrophiques et des synoviocytes selon leur localisation au sein des sphères et du milieu de culture utilisé. Le comportement de ces cellules soumises à ces conditions a permis de montrer leurs facultés à reproduire, in vitro, des processus proches de ceux retrouvés au cours du développement. Ces résultats permettent une meilleure compréhension des phénomènes de différenciation des cellules souches adultes, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour des applications en thérapie cellulaire articulaire et osseuse.

La gencive correspond à un modèle de régénération naturelle grâce notamment à sa capacité de cicatrisation « ad integrum ». Ce phénomène est permis par sa composition en fibroblastes gingivaux. Ces cellules, composante cellulaire principale du tissu conjonctif gingival, sont au cœur de la régulation des réponses inflammatoires et de la cicatrisation. Ce tissu contient, comme d’autres tissus mésenchymateux, des cellules souches ; qui expliquent en partie ces capacités de régénération. De plus, comme le tissu gingival est abondant et facilement accessible, l’utilisation de ces cellules souches pourraient être d’un intérêt prometteur en thérapie cellulaire ou pour de la modélisation in vitro. Au cours de cette thèse, nous avons pu montrer que les Cellules Souches dérivées de la Gencive Humaine (CSGH) possèdent des propriétés communes avec les cellules souches adultes dérivées des crêtes neurales. Ces cellules peuvent être qualifiées de « souche » par leur capacité d’auto-renouvèlement, d’adhésion au plastique et de multipotence. Premièrement, nous avons montré que la méthode ainsi que les produits de culture utilisés pour l’isolation des fibroblastes gingivaux in vitro à partir de biopsies de gencive avait une influence sur les cellules obtenues. Dans un second temps, une analyse clonale in vitro de populations de fibroblastes gingivaux a permis de montrer que les fibroblastes gingivaux sont composés de sous-populations qui expriment des marqueurs spécifiques des cellules souches et des crêtes neurales. Outre leur origine embryologique, l’étude de leur multipotence a aussi été caractérisée après expansion et en fonction des additifs utilisés. Pour finir, deux exemples d’utilisation de ces cellules comme modèle d’étude de la biocompatibilité de biomatériaux in vitro ont été développés; imitant la muqueuse buccale ainsi que les réactions dentaires (réparatrices et réactionnaire). / Gingiva is a natural regeneration model thanks to its "ad integrum" healing capability. Gingival fibroblasts are the main actors of this property. These cells, the main cellular component of the gingival connective tissue, regulate the inflammatory responses and healing process. This tissue contains, like many others, mesenchymal stem cells; which also partly explain these regenerative abilities. Moreover, as the gingiva is abundant and easily accessible, the use of these stem cells may interest cell therapy or in vitro model tissues responses. In this work, we demonstrated that Stem Cells Derived from Human Gingiva (SCHG) have common properties with neural crest adult stem cells. These cells can be called "stem cells" for their ability to self-renew, adhere to plastic and to differentiate. First, we have shown that the method and the culture products used for isolation of gingival fibroblasts from gingival biopsy had an influence on the obtained cells. Secondly, an analysis of in vitro clonal populations of gingival fibroblasts has shown that gingival fibroblasts are composed of subpopulations that express specific markers of stem cells and neural crests. In addition to their embryological origin, the study of their multipotency was also characterized after expansion and depending on the used additives. Finally, two examples of using these cells and dental pulp stem cells as a model to study the in vitro biocompatibility of biomaterials have been developed, mimicking oral mucosa or dentin reactions (reparative or reactional).

Introduction.Le fibroblaste gingival (FG) est la cellule majoritaire de la gencive. Cette dernière fait face constamment aux agressions physico-chimiques, infectieuses et thermiques. L'une des caractéristiques de la gencive est sa réparation quasi-parfaite suite à une lésion ponctuelle. Ce n'est pas le cas pour d'autres tissus comme la paroi aortique. L'anévrisme aortique (AA) est un affaiblissement de la paroi aortique provoqué par une sécrétion exhaustive de métalloprotéases (MMPs) et en particulier de MMP-9. Il en résulte une dilatation de l'artère. Dans un modèle d'anévrisme de lapin, Durand et al (2012) avait montré que le FG pouvait ralentir, voire réparer un anévrisme. Dans notre étude, nous avons mis en place un modèle de coculture FG/AA d'origine humaine.Chez l'homme, la localisation de la pathologie peut être au niveau abdominal (Anévrisme Aortique Abdominale : AAA) ou thoracique (Anévrisme Aortique Thoracique : AAT). Etant donné que leur étiologie sont différentes, nous avons souhaité savoir s'il existait des différences selon les lésions. Cela nous permettrait en effet de mieux appréhender la prise en charge. Nous avons réalisé une étude comparative histo et physiopathologique entre les AAA et AAT. L'une des différences soulevée, est la présence d'un facteur infectieux au niveau des AAA. C'est un élément à prendre en compte pour une thérapie cellulaire et ainsi nous avons mis en culture des FG en présence de LPS, une endotoxine bactérienne.De plus pour approfondir notre travail sur l'utilisation du FG dans la thérapie cellulaire, nous avons initié une étude sur la plasticité de la sous-population souche des FG en étudiant, notamment leur orientation en cellules vasculaires (cellules endothéliales).Résultats/discussionLe FG, grâce à sa secrétion de TIMP-1, contribue à l'inhibition de la MMP-9 anévrismale. La sécrétion de MMP-9 est plus importante dans les lésions avec athérome (AAA) que celles sans athérome (AAT dans notre étude). Ceci est en corrélation avec la dégradation qui est plus importante dans les AAA que dans les AAT. La MMP-9 est une protéine sécrétée entre autre par les cellules inflammatoires. Une inflammation est présente dans les AAA et pas dans les lésions thoraciques. Ceci pourrait expliquer la différence de sécrétion de MMP-9 et donc de dégradation. Concernant l'origine de cette inflammation, nous avons recherché une cause infectieuse. Porphyromonas gingivalis (Pg) qui est une bactérie importante dans le développement de la parodontite (maladie inflammatoire des tissus de soutien de la dent) a été détectée dans les AAA. Une relation pathologique existerait entre la parodontite et l'AAA mais l'étude devrait être plus poussée pour connaître le mécanisme physiopathologique de ce phénomène. Toutefois, en ce qui concerne la thérapie cellulaire, le LPS qui est une endotoxine du Pg, n'affecte pas la capacité du FG à secréter du TIMP-1.En plus de la possibilité du FG à neutraliser la MMP-9 anévrismale, nous avons souhaité savoir si le FG avait des compétences de différentiation en cellule vasculaire. Un début d'exploration de la plasticité cellulaire de la souche multipotente de FG en cellule endothéliale, donnent des résultats préliminaires encourageants.Conclusion. Le FG pourrait être une cellule prometteuse pour une thérapie cellulaire de l'anévrisme aortique mais des explorations plus poussées sont encore nécessaires pour une telle application. / IntroductionGingival fibroblast (GF) is the main cell in gingiva which is constantly facing infectious, thermal and physico-chemical attacks. When a lesion occurs, the repair of gingiva is almost perfect. It is not the case for other tissues as the aortic wall. The aortic aneurysm (AA) is a pathologic expansion of aorta due to a weakening of the wall with an exhaustive secretion of metalloproteinases (MMPs) and particularly of MMP-9. In an aneurysm rabbit model, Durand and al (2012) have showed that GF could slow down or repair the aneurysm. In our study, we have established a co-culture model of human GF and human AA.For human, the location of the aortic disease may be at abdominal level (Abdominal Aortic Aneurysm: AAA) and thoracic level (Thoracic Aortic Aneurysm: TAA). Since the aetiologies are different, we wondered if histo and physiopathologic differences would existe between the both. It is impotant to know that for better supporting the disease. One of the difference between AAA and TAA is the presence of an infectious factor in AAA. This is an element to consider for cell therapy, so we studied the behavior of GF in presence of an endotoxin, the LPS.In addition, to further our work on the use of GF in cell therapy, we have initiated a study of the plasticity of the GF multipotente subpopulation including the differentiation into vascular cells (endothelial cell in particular).Results/DiscussionThanks to its TIMP-1 secretion, GF could contribute to the inhibition of MMP-9 activity in aneurysm. The secretion of MMP-9 in AA with atheroma (AAA) is highter than in TAA (without atheroma in our study). It is correlated to the degradation of AAA which is more important than the degradation of TAA. Inflammatory cells may secrete MMP-9. Inflammation is present in AAA and not in TAA. This, could explain the highter secretion of MMP-9 in abdominal lesion and also the degradation which is more important in AAA than in TAA. As for the origin of this inflammation, we researched an infectious factor. We isolated Porphyromonas gingivalis (Pg) in AAA, which might trigger or aggravate inflammation. This is an important bacterium in the development of periodontitis (inflammatory disease of the tissues supporting the tooth). A pathological relationship may exist between periodontitis and the AAA. The study should be further to know the pathophysiology of AAA related to Pg. But as regards the cell therapy, LPS, which is an endotoxin of Pg would not affect the secretion of TIMP-1 by the GF.In addition to its abilities to inhibate MMP-9 in aneurysm, we wondered if GF would be able to differentiate into vascular cell. An early exploration of GF multipotent subpopulation plasticity reveals a possible opportunity to go further in a the cell therapy.Conclusion.GF might be a promising cell for treating aortic aneurysm but further explorations are still necessary for its application.