Le cheval athlète est exposé à des lésions dégénératives ou traumatiques du cartilage prédisposant au développement de l’arthrose. Les arthropathies associées à une dégradation du cartilage se traduisent par une perte de fonctionnalité de l’articulation. Le cartilage ne possédant que de très faibles capacités de réparation intrinsèque, le développement de traitements de ces affections représente un enjeu thérapeutique. Le premier objectif de notre étude était la mise au point d’un substitut cartilagineux utilisant des cellules souches mésenchymateuses (CSMs) du sang de cordon ombilical (SCO). Après avoir été isolées et caractérisées, les CSMs de SCO ont été différenciées en chondrocytes au sein d’un biomatériau, en présence de facteurs de croissance (BMP-2 et TGF-β1 ou TGF-β3), en normoxie ou en hypoxie. L’utilisation de la BMP-2 et du TGF-β1 en normoxie permet une synthèse abondante des protéines caractéristiques de la matrice extracellulaire du cartilage avec néanmoins une expression persistante du collagène de type I, marqueur du fibrocartilage. La stratégie d’interférence par l’ARN ciblant Col1a2 permet de stabiliser le phénotype cellulaire obtenu au niveau transcriptionnel. Le deuxième objectif de notre étude était l’utilisation des CSMs de SCO indifférenciées lors d’injection intra-articulaire chez le cheval. La tolérance des CSMs allogéniques in vivo a été démontrée, ce qui n’a pu être le cas pour leur efficacité dans un modèle d’arthropathie induite expérimentalement. Ainsi, les CSMs de SCO constituent une source intéressante pour l’ingénierie tissulaire du cartilage mais leur utilisation thérapeutique sous forme indifférenciée doit être optimisée et validée. / The racehorse is exposed to degenerative or traumatic lesions of cartilage predisposing to the development of osteoarthritis. Arthropathies associated with cartilage degradation result in loss of joint functionality. The cartilage has only a very low intrinsic repair capacity ; that is why the development of new treatment represents a therapeutic challenge. The first objective of our study was to develop a cartilage substitute using mesenchymal stem cells (MSCs) from umbilical cord blood (UCB). After having been isolated and characterized, the MSCs of UCB were differentiated into chondrocytes in a biomaterial in the presence of growth factors such as BMP-2 and TGF-β1 or TGF-β3, in normoxia or in hypoxia. The use of BMP-2 and TGF-β1 in normoxia leads to an abundant synthesis of extracellular matrix proteins characteristic of hyaline cartilage but with persistent expression of type I collagen, a fibrocartilage marker. siRNAs targeting Col1a2 stabilize the cellular phenotype obtained at transcriptional level. The second aim of our study was the use of undifferentiated MSCs of UCB for intra-articular injection in horses. The tolerance of allogeneic MSCs was demonstrated in vivo, but not for now their efficacity in a model of joint arthropathy.Thus, the MSCs of UCB is a source of interest for tissue cartilage engineering but their therapeutic use in undifferentiated form must be optimized and validated.

Les fibrocartilages sont des tissus repartis largement dans l'organisme dont la structure histologique est étroitement liée à la fonction. Ils jouent un role fondamental dans la transmission des forces de compression ou de traction et sont un composant majeur de l' appareil musculo‐squelettique. Parmi les différents fibrocartilages se dégage l'enthèse qui vient attacher les tendons autour des articulations et dont le vieillissement aboutit à un arrachement des tendons. Afin d'étudier les possibilités thérapeutiques, nous avons developpé chez le petit animal, un modèle de lésion de l'enthèse qui se veut proche du vieillissement, afin de recréer un modèle translationnel le plus proche possible de la réalité clinique, ce modèle nous permettant d'évaluer le taux global de cicatrisation. Le modèle que nous avons développé nous a permis d'obtenir un taux de cicatrisation, après réparation chirurgicale d'une lésion de l'enthèse du tendon de rat, un taux de cicatrisation proche de celui obtenu en pratique clinique. En injectant, lors des réparations chirurgicales, des chondrocytes dans un groupe, et des cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse dans l'autre nous avons montré une différence statistiquement significative en terme de taux global de cicatrisation, de résistance à l'arrachement, et de regénération histologique de l'enthèse à 45 jours

La recherche scientifique biomédicale dans le domaine des cellules souches et plus largement de la médecine régénérative offre aujourd’hui des promesses d’applications thérapeutiques révolutionnaires pour de nombreuses maladies. Pourtant, il semble que pour certains, ces avancées pourraient servir d’autres desseins, notamment en ce qui concerne l’amélioration biologique de l’humain vers des objectifs de contrôle voire d’inversion du processus de vieillissement. Beaucoup de ceux qui tiennent à ces idées appartiennent à un mouvement, dit transhumaniste, où ils s’accordent sur des idées et valeurs communes concernant l’avenir de l’humain. Plus que cela, certains de ces acteurs transhumanistes prennent activement part à la recherche scientifique et orientent celle-ci vers les valeurs qu’ils soutiennent, touchant ainsi aux frontières de disciplines scientifiques établies et à la démarcation entre science et pseudoscience. En s’appuyant sur les concepts de recherche confinée / recherche de plein air, de forum hybride et de travail aux frontières, la présente recherche explore la place que les chercheurs transhumanistes occupent dans la recherche scientifique institutionnelle et se questionne sur la façon et les moyens qu’ils mettent en oeuvre pour y prendre part. À partir de la constitution et de l’analyse d’un corpus documentaire transhumaniste sur les cellules souches, mais aussi en décrivant le réseau auquel les chercheurs transhumanistes appartiennent, l’étude apporte une perspective nouvelle sur le mouvement transhumaniste. Les résultats obtenus montrent que les chercheurs transhumanistes ne se cantonnent pas à produire des discours et des représentations de leurs idées et de leurs valeurs, mais participent activement à la réalisation de celles-ci en menant eux-mêmes des recherches et en infiltrant la recherche scientifique institutionnelle. / Biomedical research in the field of stem cells and regenerative medicine promise a wide array of revolutionary therapeutic applications for many diseases. Yet for some those advances could serve other purposes, particularly in regards to the biological improvement of humans, means of control and even the reversing of aging process. Many of those who share these ideas belong to a movement called transhumanism. Some of these actors are actively involved in scientific research and steer it in accord with their personal values. Up to a point were they reach the outer limits of science into what we can only describe as pseudoscience. Based on the concepts of confined research / research in the wild, hybrid forum and boundary work, this master thesis explores the role of transhumanist researchers involved in institutional scientific research by questioning their ways and means. For this analysis, we produced a transhumanist documentary corpus on stem cells and studied the relations of transhumanist researchers as a network. This study provides a new perspective on the transhumanist movement. We agrue that transhumanist researchers are not confined to the representations of their ideas and values through discourse, but actively partake in the achievement of transhumanist’s objectives by conducting research within institutional scientific research structures.

Les vésicules extracellulaires nanométriques (nEVs) issues de cellules souches mésenchymateuses (CSMs) et les nanovésicules synthétiques sont au centre de nombreuses recherches pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques en médecine régénérative. La mise en place d’une méthode standardisée pour isoler les nEVs à partir de milieu conditionné de CSMs et de pouvoir les caractériser a été nécessaire. Nous nous sommes concentrés sur leur taille qui se situe entre 30 et 150 nm ainsi que la présence de certains de leur marqueurs membranaires (CD9, CD63 et CD81). Durant ce travail, deux méthodes d’isolement ont été testées. Les résultats obtenus par les analyses physiques (Nanosight®, microscopie électronique à transmission) et biologiques (cytométrie en flux) des différents échantillons ont permis de standardiser la méthode d’isolement des nEVs par centrifugations et ultracentrifugations successives. Ensuite, nous nous sommes intéressés à l’utilisation de ces nEVs sécrétées par les CSMs en culture cellulaire. Il a été mis en évidence que des interactions existent entre ces nEVs et des cellules endothéliales (CEs) in vitro. Ces interactions vont entraîner des modifications dans le comportement cellulaire des CEs en augmentant leur potentiel de formation de réseaux vasculaires. En parallèle de ces travaux sur les nEVs, une étude a été réalisée sur l’utilisation de nanovésicules synthétiques, des nanoliposomes (NLPs), élaborées à partir de lécithine d’agro-ressource (saumon) comme transporteur de TGF-ß1 pour une application en médecine régénérative. Après leur caractérisation physico-chimique, cette étude préliminaire a montré que ces NLPs ne présentent pas de cytotoxicité pour les CSMs in vitro. Il existe un potentiel important d’utilisation des nEVs de CSMs ainsi des NLPs pour développer de nouvelles stratégies innovantes en thérapie « cell-free » dans le domaine de la médecine régénérative / Nanoscale extracellular vesicles (nEVs) derived from mesenchymal stem cells (MSCs) and synthetic nanovesicles are at the centre of many research studies for the development of new therapeutic strategies in regenerative medicine. A standardized method was used to isolate nEVs from conditioned media of CSMs and to characterize them. We focused on their size with a range of 30 to 150 nm and the presence of some of their membrane markers (CD9, CD63 and CD81). During this work, two isolation methods were tested. The results obtained by the physical (Nanosight®, transmission electron microscopy) and biological (flow cytometry) analyses of the different samples allowed to standardize the method of isolation of the nEVs by successive centrifugation and ultracentrifugation. Then, we studied the use of these nEVs derived from MSCs in cell culture. Interactions between these nEVs and endothelial cells (ECs) have been demonstrated in vitro. These interactions lead to changes in the cellular behaviour of ECs by increasing their potential to form vascular networks. In parallel of this work on nEVs, we studied the use of synthetic nanovesicles, called nanoliposomes (NLPs) prepared from agro-resource derived lecithin (salmon) as TGF-β1 transporters for applications in regenerative medicine. After their physicochemical characterization, this preliminary study showed that these NLPs do not exhibit cytotoxicity for MSCs in vitro. There is an important potential for the use of nEVs derived from MSCs as well as NLPs to develop new cell-free therapy innovative strategies in the field of regenerative medicine

La thérapie cellulaire et les médicaments de thérapie innovante sont des solutions prometteuses pour la régénération des tissus ou organes présentant des défauts fonctionnels ou organiques. Avant le stade de l'insuffisance cardiaque terminale (stade IV NYHA) suite à un infarctus du myocarde, l'implantation d'un patch de fibrine cellularisé avec des progéniteurs myocardiques sur le site de nécrose de l'infarctus, est l'une des perspectives qui permettrait de régénérer un muscle cardiaque fonctionnel et apparait comme étant une alternative nouvelle avec notamment un essai clinique de phase I en cours (ESCORT : NCT02057900). Cependant, cette thérapie innovante présente de réelles contraintes, parmi lesquelles, un protocole nécessitant, i) une utilisation pour la production de cellules progénitrices myocardiques CD15+, de DMSO, de sérum foetal bovin, de trypsine porcine, de fibroblastes murins pouvant être la source d'une contamination chimique ou microbiologique, ii) une caractérisation importante des cellules produites, pour déterminer leur viabilité, leur pureté, leur état de différenciation, iii) d'implanter le patch de fibrine cellularisé dans un délai limité avant l'obtention des résultats de stérilité et d'endotoxines, iv) d'inciser le péricarde et de former une poche, geste chirurgical très invasif, afin d'implanter le patch cellularisé. Avec l'objectif de limiter ces contraintes et de renforcer la sécurisation pharmaceutique de ce médicament de thérapie innovante, les différents axes de ce travail ont porté sur i) l'ajout, juste avant l'implantation, d'une étape de cryoconservation des cellules dans un milieu sans sérum et sans DMSO, mais avec des agents cryoprotectants de qualité pharmaceutique. L'avantage apporté par la cryoconservation étant de rendre possible une production par lot, et la réalisation des contrôles sans contrainte de temps avant l'implantation, ii) la vectorisation des cellules par une encapsulation dans des microsphères formant une suspension injectable et permettant une implantation directement au travers du péricarde et immédiatement après la décongélation, iii) l'utilisation de polymères bioadhésifs afin de maintenir les microsphères au site d'implantation. Dans un premier temps, ce travail a permis d'identifier l'alginate de sodium de faible viscosité à 1,2% comme polymère pour réaliser l'encapsulation à l'aide d'une buse vibrante de 120 µm de diamètre. La nature et la concentration d'agents cryoprotectants ont également été définies. Les agents cryoprotectants ont été sélectionnés parmi les oses (glucose, saccharose, tréhalose), les polyols (glycérol, mannitol, sorbitol) et l'urée, à une concentration permettant d'atteindre une osmolarité totale de 500 mOsm/L pour abaisser le point de congélation de l'eau. Enfin le chitosane de faible viscosité à 0,5% a été utilisé comme polymère bioadhésif de surface pour maintenir les propriétés mécaniques et la forme des microsphères après la congélation. Dans un second temps, une évaluation biologique a permis de mesurer l'impact des étapes du procédé d'encapsulation et de cryoconservation, sur des cellules souches mésenchymateuses humaines utilisées comme modèle. Il a ainsi été possible d'optimiser le protocole ce qui a eu pour effet d'augmenter la viabilité, évaluée après encapsulation et congélation par une analyse en cytométrie de flux avec le 7AAD, de moins de 5% à environ 35%. / Cell therapy and advanced therapy medicinal products are promising solutions for the regeneration of tissues or organs with functional or organic defects. Before the terminal heart failure stage (stage IV NYHA) following a myocardial infarction, the implantation of a cellularized fibrin patch with myocardial progenitors at the location of the infarct necrosis, is one of the perspectives that would allow a functional heart muscle to regenerate and appears to be a new alternative, in particular, with an ongoing Phase I clinical trial (ESCORT : NCT02057900). However, this innovative therapy presents real constraints, among which, a protocol requiring, i) the use for the production of CD15+ myocardial progenitor cells of, DMSO, bovine fetal serum, porcine trypsin, and murine fibroblasts which may be the source of chemical or microbiological contamination, ii) an important characterization of the produced cells, to determine their viability, purity, and state of differentiation, iii) to implant the cellularized fibrin patch within a limited time frame before getting the results of sterility and endotoxins, iv) to incise the pericardium and to form a pouch, a very invasive surgical gesture, in order to implant the cellularized patch inside. With the objective of limiting these constraints and strengthening the pharmaceutical safety of this innovative therapy medication, different axes of this work have focused on i) the addition, just before the implantation, of a step of cryopreservation of the cells in a medium without serum and without DMSO, but with pharmaceutical-grade cryoprotectants. The advantages of cryopreservation is to allow production in batches, and controls to be carried out without time constraints before the implantation, ii) the vectorization of the cells by encapsulation in microspheres forming an injectable suspension and allowing direct implantation through the pericardium immediately after thawing, iii) the use of bioadhesive polymers to maintain the microspheres at the location of the implantation. This study initially enabled to identify a low-viscosity sodium alginate at 1.2% as a polymer being used for the encapsulation with the use of a vibrating nozzle which diameter is of 120 µm. The nature and the concentration of the cryoprotectants have also been defined. The cryoprotectants were selected from oses (glucose, sucrose, trehalose), polyols (glycerol, mannitol, sorbitol) and urea, at a concentration which achieves a total osmolarity of 500 mOsm/L in order to lower the freezing point of water. Finally, low viscosity chitosan at 0.5% was used as a bioadhesive polymer at the surface of the microspheres to maintain their shapes and mechanical properties after freezing. In a second step, a biological evaluation allowed to measure the impact of the encapsulation and the cryopreservation processes, on human mesenchymal stem cells used as a model. It was thus possible to optimize the protocol, which in return increased the viability ; evaluation made after encapsulation and freezing by a flow cytometry analysis with 7AAD ; from less than 5% to about 35%.

Les premières utilisations du tissu adipeux comme produit de comblement en chirurgie plastique remontent à la fin du 19ème siècle. Depuis quelques décennies, la greffe de tissu adipeux a bénéficié d'un regain d'intérêt utilisant un procédé chirurgical rigoureux. Devant la démonstration de la survie cellulaire et les bons résultats cliniques obtenus, l'utilisation de cette technique s'est élargie à tous les domaines de la chirurgie plastique. Cette technique est simple et efficace et représente actuellement le meilleur moyen de restaurer les défauts de contours et de volume. Récemment, de nouvelles indications utilisant les capacitésrégénératrices du tissu adipeux ont été décrites. Elles concernent la cicatrisation des plaies chroniques et l'amélioration des dystrophies cutanées. Mais la limite de la greffe de tissu adipeux est l'absence de site donneur disponible au prélèvement. Le tissu adipeux est aujourd'hui reconnu comme la source la plus abondante de cellules souches mésenchymateuses multipotentes. Cela a donné un nouvel essor à la médecine régénérative pour réparer, remplacer ou régénérer les tissus et organes endommagés à partirdes cellules souches. Cette régénération se fait soit in-situ après administration des cellules souches, soit après développement in-vitro d'un tissu par ingénierie. Après une présentation du tissu adipeux et ses cellules souches ainsi que leurs applications actuelles en chirurgie plastique, le but de ce travail était de : 1. de clarifier les facteurs influençant les résultats de la greffe adipeuse pour une optimisation de cette technique. 2. d'explorer les possibilités offertes par les cellules souches adipeuses pour la médecine régénérative et l'ingénierie tissulaire, en vue d'une utilisation en chirurgie plastique / The first uses of adipose tissue as filler in plastic surgery started in the late 19th century. In recent decades, the adipose tissue transplantation has received renewed interest using a rigorous surgical procedure. Before the demonstration of cell survival and good clinical results, the use of this technique was extended to all areas of plastic surgery. This technique is simple and effective and is currently the best way to restore the defects of contour and volume. Recently, new indications using the regenerative capacity of adipose tissue have been described. They concern the healing of chronic wounds and the improvement of skin dystrophy. But the limit of the adipose tissue graft is the lack of available donor site for harvesting. Adipose tissue is now recognized as the most abundant source of multipotent mesenchymal stem cells. This gave a boost to regenerative medicine to repair, replace or regenerate damaged tissues and organs from stem cells. This regeneration is done either in-situ after administration of stem cells, after in-vitro development of tissue engineered. After a presentation of adipose tissue and stem cells and their current applications in plastic surgery, the aim of this study was to: 1. clarify the factors influencing the results of fat transplantation to optimize this technique. 2. explore the possibilities offered by ASCs for regenerative medicine and tissue engineering, for use in plastic surgery

La combinaison de biomatériaux et cellules souches, a pour but de protéger des cellules endommagées et de ralentir la progression des maladies neurodégénératives, comme la maladie de Huntington (MH). Les cellules souches mésenchymateuses et particulièrement une sous-population, les cellules MIAMI, ont déjà démontré leur efficacité dans la maladie de Parkinson. Il est cependant essentiel d’améliorer leur différenciation neuronale, leur survie et évaluer leur sécrétome. L’objectif principal de ce travail fut de proposer une stratégie innovante de médecine régénératrice pour la MH associant cellules souches, nano et micro médecines. Pour l’évaluer, un nouveau modèle animale ex vivo de la MH a été mis en place. Nous avons ensuite développé et optimisé deux nano-vecteurs, des nanocapsules lipidiques et des nanoparticules solides de SPAN, et les avons associés à un inhibiteur de REST qui est un facteur de transcription qui empêche la différenciation neuronale. La transfection de ce siREST a montré une amélioration du phénotype neuronal. Ces cellules ainsi modifiées furent ensuite induites vers un phénotype GABAergic grâce à des facteurs de croissance. Puis elles ont été associées à un support 3D, les microcarriers pharmacologiquement actif (MPA) permettant une meilleure intégration des cellules après greffe. Les MPA sont des microsphères ayant une surface biomimétique de laminine et libérant de façon contrôlée un facteur trophique le « brain derived neurotrophic factor » (inducteur d’un phénotype neuronal et neuro-protecteur). Des résultats prometteurs ont été obtenus, encourageant à continuer l’évaluation de cette stratégie in vivo dans des modèles génétiques de la MH. / The combination of biomaterials and stem cells aims to protect damaged cells and slow the progression of neurodegenerative diseases such as Huntington's disease(HD). Mesenchymal stem cells, particularly a subpopulation known as MIAMI cells, have already demonstrated their effectiveness in Parkinson's disease. However, it is essential to improve their neuronal differentiation, survival, and to assess their secretome. The main objective of this work was to propose an innovative regenerative medicine strategy for HD by combining stemcells, micro and nano medicines. To perform this assessment, a new ex vivo animal model of HD has been set up. We then developed and optimized two nanovectors,lipid nanocapsules and solid SPAN nanoparticles,carrying an inhibitor of REST a transcription factor, which prevents neuronal differentiation. The transfection of this siREST showed an improvement in the neuronal phenotype. These modified cells were then induced into a GABAergic phenotype through growth factors. They were then associated with a 3D support, the pharmacologically active microcarriers (PAM) allowing a high rate of engraftment. The PAM are microspheres which have a biomimetic surface of laminin and release a trophic factor BDNF, brain derived neurotrophic factor (inducer of a neural phenotype and neuroprotective) in a controlled manner. Promising results were obtained, further encouraging continuing the evaluation of this strategy in vivo in genetic models of HD.

Ce travail de recherche est consacré à l’ingénierie d’un nouveau nanobiohybride à base de nanorubans de titanates pour la médecine régénérative. Dans un premier temps, les nanorubans ont été synthétisés par traitement hydrothermal et leurs caractéristiques morphologiques, structurales et chimiques ont été définies. Une caractérisation fine par différentes techniques de microscopie électronique à transmission a notamment permis de déterminer leur épaisseur; dimension qui n’avait encore jamais été mesurée. Par la suite, les nanorubans de titanates ont été fonctionnalisés par différents PEG hétérobifonctionnels préalablement synthétisés au laboratoire. Ces polymères présentent à l’une de leurs extrémités des groupements fonctionnels spécifiques pouvant se coupler à de nombreuses molécules biologiques. Des peptides de type collagène contenant des sites de reconnaissance cellulaire ont alors été greffés sur ces extrémités. Le nanobiohybride ainsi formé devra permettre l'adhésion et la prolifération des cellules favorisant in fine la cicatrisation et la régénération tissulaire. Pour évaluer les propriétés biologiques du nouveau nanobiohybride, la cytoxicité et le pouvoir agrégeant des nanorubans de titanes ont été déterminés par des tests MTT, réalisés sur deux populations de cellules (cardiomyocytes et fibroblastes) et par des tests d’agrégation plaquettaire (sang humain). Enfin, dans le cas d’une utilisation pour favoriser le processus de cicatrisation, le nouveau nanobiohybride a été formulé sous forme d’un hydrogel d’alginate de sodium permettant une application directe sur les tissus lésés. Pour confirmer l’intérêt de cette formulation galénique, des premiers tests in vivo ont été réalisés / This research work is devoted to new nanohybrid engineering composed of titanate nanoribbons for regenerative medicine. Over a first phase, nanoribbons were synthesized by hydrothermal treatment and their morphological, structural and chemical features were defined. A fine characterization by means of different techniques of transmission electron microscopy mainly enabled to determine their thickness; dimension which had never been measured so far. Subsequently, titanate nanoribbons were functionalized by different home-made heterobifunctional PEG. Those polymers present at one of their extremities specific functional groups being able to couple with numerous biological molecules. Some collagen type peptides containing cellular recognition sites were grafted onto those extremities. The so-formed nanobiohybrid will permit cellular adhesion and proliferation favouring in fine tissue healing and regeneration. To evaluate new nanohybrid biological properties, titanate nanoribbons cytoxicity and aggregating power were determined by MTT tests, performed on two cell populations (fibroblasts and cardiomyocytes) and platelet aggregation tests (human blood). Finally, when used to promote healing process, the new nanobiohybrid was formulated in the form of sodium alginate hydrogel permitting a direct application on damaged tissues. To confirm the interest of this galenic form, initial in vivo tests were realized

Nous sommes sur le point de montrer que le muscle squelettique adulte contient une population de cellules souches capables de se différencier in vitro en cellules cardiaques présentant des battements automatiques. Ces cellules pulsantes différenciées en culture, possèdent toutes les caractéristiques d’un type de cellules spécialisées dans la conduction cardiaque : les cellules pacemaker du sinus atrial De même, lorsque ces cellules souches sont transplantées chez des souris mutantes qui présentent des troubles de la conduction cardiaque, elles sont retrouvées différentiées en cellules pacemaker dans le cœur et améliorent significativement les troubles du rythme de ces souris. Ces résultats indiquent qu’il est important d’isoler une population avec le même potentiel à partir du muscle squelettique humain étant donné le potentiel réparateur extrêmement prometteur de ces cellules souches adultes pour leur utilisation en thérapie cellulaire des dysfonctionnements du rythme cardiaque. Une analyse préliminaire sur le microcèbe, modèle primate, nous a d’ores et déjà permis de valider la différentiation in vitro des cellules souches dérivées du muscle squelettique en cellules pacemaker. / We show that adult multipotent Muscle-Derived Stem Cells (MDSC) have the ability to differentiate into cardiac pacemaker cells in vitro and in vivo. In vitro, differentiated beating pacemaker-like cells remain active for months and express all the markers of native cardiac pacemakers. They show both hyperpolarization-activated “funny” current (If) and b-adrenergic- and cholinergic-responsive spontaneous Ca2+ transients. In vivo, systemic injection of MDSC from wt muscle significantly improved heart rhythm in severely bradycardic mutant CaV1.3-/- mice. This functional recovery was accompanied by differentiation of donor-derived CaV1.3-expressing cells in the sinoatrial node. MDSC from the primate Microcebe revealed a similar ability to differentiate in vitro into functional pacemaker-like cells. MDSC thus represent a unique, non-tumorigenic and directly transplantable stem cell source shown to efficiently engraft in mutant mouse heart and correct human-mirrored severe rhythm disorders.

Le travail présenté dans le manuscrit concerne la conception d'un dispositif médical de classe III pour des applications en ingénierie tissulaire du derme et du disque intervertébral.Il s'agit d'une solution aqueuse de chitosane, stérilisée par autoclave, et dont le pH et l'osmolarité ont été ajustés selon un procédé de dialyse classique. Cette solution possède des propriétés de gélification in situ innovantes, ce qui lui confère de très bonnes propriétés mécaniques quelques minutes après l'injection, sans l'utilisation d'agents de réticulation mais de façon modulable en fonction de la concentration en polymère. De plus, cette solution possède une bonne injectabilité favorisant le développement d'une technique d'implantation mini-invasive pour la régénération du derme et du disque intervertébral. Un critère de performance rhéologique a notamment été mis au point afin de relier l'injectabilité aux propriétés mécaniques de l'injectât (dermal filler).Les propriétés mécaniques de l'injectât gélifié doivent être comparables au tissu natif en particulier pour le dermal filler mais aussi pour le disque intervertébral. Le comportement mécanique viscoélastique du disque intervertébral a été évalué par des essais de relaxation de contraintes et modélisé avec un modèle de Maxwell solide à trois branches. Ces essais ont été conduits sur des disques sains, ayant subi une altération de structure (fenestration) et après l'injection de biopolymères.La solution de chitosane a été injectée (i) dans le tissu cutané de deux modèles animaux : le porc et le rat et (ii) dans le disque intervertébral de deux modèles animaux : le porc et le lapin. La biocompatibilité ainsi que la réponse biologique de solutions/gels physique de chitosane in vivo ont été validées pour tous ces modèles animaux / This work deals with the conception of a class III medical device for applications in tissue engineering of dermis and intervertebral disc.This device consists in an aqueous chitosan solution, sterilized by autoclaving, with pH and osmolality adjusted by a dialysis process. This chitosan solution shows in situ gelation ability with a post-injection increase of mechanical properties. This feature is related to polymer concentration, gelation time, and is performed without external cross-linking agent. In addition, the solution exhibits a good injectability allowing the development of minimally invasive techniques to treat dermis and intervertebral disc diseases. A rheological performance criterion was defined linking injectability to mechanical properties of the implant (dermal filler).Mechanical properties of gel implant formed in contact with body fluids, in situ, have to be similar to that of native tissues. The viscoelastic behavior characterization of intervertebral disc was performed using stress relaxation and was modeled using a generalized solid Maxwell model (composed of three Maxwell elements). The tests were performed on healthy disc, fenestrated discs and after biopolymers injection.Chitosan solutions were injected into (i) porcine and rat cutaneous tissue and (ii) porcine and rabbit intervertebral discs. The biocompatibility and biofunctionality of chitosan solutions and physical hydrogels was evidenced in vivo for all animals