A côté de leur rôle structural au sein des tissus, les protéines de la matrice extracellulaire sont impliquées dans un grand nombre de processus cellulaires au cours de divers évènements biologiques. En revanche, leur rôle au cours de la régénération reste étonnamment peu étudié à ce jour. Pourtant, mieux comprendre le rôle de la MEC dans la régénération a de nombreuses applications en médecine régénérative et reconstructrice. Mon projet de thèse vise précisément à répondre à cette question. Pour cela, nous avons utilisé le modèle bien établi de la régénération de la nageoire caudale du poisson zèbre qui présente de nombreux avantages tels qu’une structure simple, facile d’accès et un régénération rapide, en seulement quelques jours. Une approche globale de transcriptomique sans a priori a permis d’établir l’importance de la matrice extracellulaire au cours de la régénération. Une première étape a consisté à établir la liste des gènes de la matrice extracellulaire du poisson zèbre par orthologie, appelé matrisome. Notre étude a fait émerger le rôle inattendu d’un collagène dans la reconstruction de la membrane basale de l’épiderme, une structure importante pour l’attachement de l’épiderme au derme dans la peau. Cette protéine, exprimée uniquement chez l’embryon, est ré-exprimée dans l’épiderme en régénération et déposée au niveau de la membrane basale. Par stratégie anti-sens in vivo, j’ai montré par microscopie à force atomique et microscopie électronique que l’absence de ce collagène impacte la structure et les propriétés biomécaniques de cette membrane basale en reconstruction. Ces résultats ont été confirmés sur une lignée de poisson, invalidée pour ce gène que nous avons créée par la technologie CRISPR/Cas9. Cette lignée a permis d’établir que ce collagène agit transitoirement comme un « spacer » moléculaire nécessaire à l’organisation tridimensionnelle des autres composants de la membrane basale pendant la régénération. / In addition to their role within tissues, extracellular matrix proteins are implicated in a large number of cellular processes. However, their role in regeneration is not well studied at the moment. A better understanding of the extracellular matrix proteins involvement in regeneration can have several future applications for regenerative and reconstructive medicine. The aim of my PhD project is to answer this question.To do this, we used the well-established zebrafish caudal fin model which have many advantages such as a simple structure, easily accessible and a quick regeneration in only few days. A global transcriptomic approach without a priori showed us that extracellular matrix proteins are playing a key role in regeneration. A first step of my work was to use an orthology-based approach to create the first list of extracellular matrix genes in zebrafish, called the matrisome. Our study revealed the unexpected role of a collagen during epidermal basement membrane reconstruction, an importance structure for the dermo-epidermal cohesion in skin. This protein which is expressed only during embryogenesis, is re-expressed in the regenerating epidermis and deposited in the basement membrane. Using an anti-sense strategy in vivo, I have demonstrated by atomic force microscopy and electron microscopy that the absence of this collagen impacts the biomechanics of this reconstructing basement membrane. These results were confirmed on a zebrafish line invalidated for this collagen that I have generated using the genome editing CRISPR/Cas9 technic. We showed that this collagen acts as a molecular spacer needed for the correct tridimensional organization of the other basement membrane components during regeneration.

Chez l'Homme, la plupart des maladies cardio-vasculaires provoquent une destruction du tissu cardiaque. Ce dernier est remplacé par de la fibrose conduisant à une diminution de la fonction contractile et une augmentation de la charge ventriculaire avec des risques d’arythmie. Pour maintenir un débit cardiaque constant, les cardiomyocytes vont alors s’hypertrophier, induisant sur le long terme le développement une insuffisance cardiaque. L’augmentation de la charge ventriculaire pourrait être perçue par des mécanosenseurs tels que les canaux ioniques mecanosensibles TREK-1. Contrairement aux mammifères adultes, le cœur du poisson zèbre se régénère suite à une destruction massive du ventricule. Cette régénération se fait par un mécanisme de dédifférenciation, suivie d'une étape de prolifération des cardiomyocytes. Chez les mammifères adultes, la prolifération des cardiomyocytes pourrait être bloquée / inhibée empêchant ainsi la régénération. L’hypothèse que les gènes responsables de l’hypertrophie pathologique chez les mammifères adultes suite à l’augmentation de la charge ventriculaire, soient également responsables la prolifération des cardiomyocytes au cours de la régénération cardiaque chez le poisson zèbre est ainsi consistante. Cette étude, a montré que les canaux TREK-1a et TREK-1b du poisson zèbre possèdent des propriétés biophysiques et pharmacologiques, similaires à ceux du canal TREK-1 de mammifères, et qu’ils jouent un rôle fondamental dans la régénération cardiaque. / In humans, most cardiovascular disorders lead to the destruction of cardiac tissue which will be replaced by fibrosis, leading to arrhythmia and reduced contractile function, resulting in an increase in ventricular load. In order to maintain an overall cardiac output, cardiomyocytes undergo hypertrophic response, leading to pathological hypertrophy and heart failure. This increase in ventricular load, have to be sensed by mechanosensors such as the mechanosensitive ion channels such as TREK-1. Unlike mammals, adult zebrafish (zf) can fully regenerate their heart after an extensive insult through cardiomyocyte dedifferentiation followed by proliferation. We believe that in adult mammals, cardiomyocyte proliferation has been blocked/inhibited. Therefore it’s likely that genes which respond to increased ventricular load in mammals and trigger pathological hypertrophy will trigger cardiomyocyte proliferation during heart regeneration in zf. In this study we show that zTREK1a and zTREK1b have similar biophysical and pharmacological properties to mammalian TREK1 and they are important for successful zebrafish heart regeneration.

Au tournant du XXIème siècle plusieurs nouveaux défis dans les domaines environnementales, économique et sociétal intéressent les villes. Nombreuses métropoles occidentales visent aujourdʼhui à devenir des «modèles» de développement durable, intelligeant et équitable, dans lʼaprès-Kyoto. Lors des consultations internationales sur lʼavenir des villes métropoles (Grand Paris en 2007 suivi par Bruxelles 2040, Lille 2030, Grand Moscou 2050, etc.), politiciens, économistes et experts réfléchissent ensemble au rapport entre régénération et formes urbaines. Notamment les pratiques du recyclage, de la récupération et de la réparation deviennent centrales. Pour contrevenir lʼétalement urbain, la dispersion résidentielle et le manque dʼidentité de plusieurs zones, on parle à nouveau de concentration et intensification des aires urbaines, de densités minérales et végétales, de mixité et dʼhybridation fonctionnelle. Qualités indéniables de la ville durable mais dépourvues des réelles retombées à une échelle architecturale adéquate. Au moment que nouveaux regroupements dʼintercommunalités redessinent leurs limites urbains en envisageant de reconstruire leur identité sur des objectives communes, notre recherche réclame la nécessité de comprendre et maîtriser les différents dégrés de modifications possibles sur un tissu urbain déjà sédimenté. Réversibilité et flexibilité deviennent alors deux concepts opérationnelles et complémentaires dans le nouveau rôle que lʼarchitecture doit se donner à fin de sʼinsérer dans des situations déjà en cours. Architecture capable dʼintégrer la perspective et dʼaccueillir, au cours du temps, ses propres transformations et évolutions. / At the beginning of the 21st century, many new challenges have been proposed to the cities in the realms of ecology, economy and sociology. Several western metropolis aim at becoming nowadays a template for a sustainable, smart and fair development, particularly in the “after Kyoto” world. In recent international consultations on the future of cities (e.g. Grand Paris in 2007, followed by Bruxelles 2040, Lille 2030, Big Moscow 2050 etc.) politicians, economists and urban experts discussed together the relationship between regeneration and urban forms. In particular the practices of recycling, rescue and repair became central themes. In order to contain urban expansion, sprawl and lack of identity, the consultations re‐propose the concepts of concentration and intensification of urban areas, of vegetal and artificial density, of mixing and of functional hybridization. These are undeniable qualities of a sustainable city, but unfortunately deprived of real repercussions at the proper human scale. At present, while new inter‐municipal groups redraw their urban limits and envisage to renovate their identity around common goals, our research claims the need to understand and master different degrees of possible modifications on the already established urban fabric. In order for architecture to play a role in situations that are already in progress, reversibility and flexibility become two operational and complementary concepts. Architecture must become capable of integrating in time mutating perspectives and accepting its own transformation and evolution.

Les capacités de guérison humaine étant limitées et grandement associées à la fibrose, la possibilité de régénérer tous tissus contribueraient grandement à l’amélioration de la santé des patients. Dans le cadre de ce projet de doctorat, nous avons publié un article montrant les limitations de certains modèles de recherche en ce qui a trait à la guérison des plaies. Ces limitations sont d’autant plus importantes lorsque la recherche traite de régénération tissulaire. Aussi, cette publication positionne l’axolotl (Ambystoma mexicanum) comme un excellent modèle pour étudier le processus de régénération épimorphique ainsi que l’importance de la signalisation TGF-β. La cytokine multifonctionnelle TGF-β est impliquée dans la guérison, l’induction des cicatrices, la différenciation, la croissance et la migration cellulaire. Cette cytokine est responsable de la guérison quasi parfaite des muqueuses buccales chez les mammifères, mais est aussi liée à la cicatrisation de plusieurs autres types tissulaires. La famille des TGF-β est aussi impliquée dans la régénération épimorphique chez l’échinoderme, ainsi que dans la régénération hépatique (hyperplasie compensatoire), ce qui confirme son rôle régulateur de la guérison parfaite. Des travaux précédents ont montré que l’utilisation d’un inhibiteur spécifique de la signalisation des TGF-β (SB-431542) empêche la régénération (Lévesque et al., 2007). Comme la voie canonique de signalisation de TGF-β s’opère via les protéines Smads (Smad2 & 3), l’étude de ces deux protéines est au cœur du second article. Lors du processus de régénération, Smad2 est phosphorylé entre 6h et 48h post-amputation (pa), ce qui correspond à la phase de migration cellulaire et au début de la prolifération. D’un autre côté, Smad3 est phosphorylé plus tôt, entre 3h et 6h pa, alors que la quantité de protéine totale diminue lors de la phase de préparation. L’administration de l’inhibiteur SB-431542 au moment de l’amputation bloque l’activation de Smad2 et de Smad3. Aucun blastème ne se forme, bien que la plaie ferme normalement. L’utilisation des inhibiteurs SIS3 et Naringenin (spécifique à Smad3) réduisent la phosphorylation de Smad3 d’environ 50 % (lorsque mesurée par immunobuvardage). Le processus de régénération ne semble toutefois pas affecté. La régulation différentielle des Smads est donc centrale au processus de régénération de l’axolotl. Dans le cadre de ce projet, nous avons aussi tenté de bloquer spécifiquement l’expression, ainsi que l’activation de Smad2. J’ai premièrement établi que Smad2 et Smad3 étaient présents dans la lignée cellulaire AL-1 et qu’ils peuvent être phosphorylés. J’ai ensuite tenté, par différentes techniques, de réduire l’activation spécifique de Smad2, sans succès. D’autre part, plusieurs expériences complémentaires confirment que l’activation de Smad3 est difficilement détectable et est peu importante pour la formation du blastème. La capacité exceptionnelle de régénération de l’axolotl est intimement liée à une activation différentielle des protéines Smad2 et Smad3. L’activation de Smad2 est associée à une prolifération cellulaire importante. D’autre part, l’absence de fibrose est potentiellement due à la faible activation de Smad3 au cours du processus de régénération. / Since wound healing in human is imperfect and associated with fibrosis, understanding how regeneration works would be a great asset to improve patient’s health. During this PhD project, we have published a paper exposing the weaknesses of certain research models when studying wound healing. Those limitations are even more striking when studying regeneration. This publication sets the stage for the use of the axolotl (Ambystoma mexicanum) as an excellent model to study regeneration and the importance of TGF- for the process. The multifunctional cytokine TGF-β is involved in healing, scarring, cellular differentiation, growth and migration. This cytokine is associated with the near perfect healing of oral tissues in humans, but is also associated with scarring of multiple tissue types. TGF-β is also associated with epimorphic regeneration in echinoderm and liver hyperplasia. Previous work had shown that treatment of regenerating axolotl limbs with a specific inhibitor of TGF-β canonical signalling (SB-431542) prevents regeneration (Lévesque et al., 2007). Since canonical signaling goes through Smad2 and Smad3, those two proteins are at the center of the second publication. During limb regeneration, Smad2 is phosphorylated at 6h-48h post-amputation (pa), which corresponds to the cellular migration phase and the beginning of the proliferative phase. On the other hand, Smad3 phosphorylation happens earlier (3h-6h pa), while the total protein expression is lower. Treatment with SB-421543 blocks the phosphorylation of both Smad2 and Smad3. No blastema is formed, but the wound closes at the same rate. Treatment with other inhibitors, SIS3 or Naringenin (specifically targeting Smad3), blocks approximately 50% of Smad3 phosphorylation (as determined by western blotting), but regeneration is not affected. Differential regulation of Smads is essential for proper regeneration to occur. Lastly, we have tried multiple approaches to diminish specifically the activation of Smad2. Using the only axolotl cell line available (AL-1), we have tried inhibition with LNA molecules, long antisense and overexpression of a competitor. None of these approaches specifically reduced the levels of Smad2. In addition, other experiments confirmed that activation of Smad3 during the regeneration process is limited. The extraordinary ability to regenerate that the axolotl possesses is tightly linked to a differential activation of Smad2 and Smad3 proteins. Smad2 phosphorylation is associated with cellular proliferation and migration, hence blastema formation, while the apparent lack of Smad3 activity might partly explain why these animals do not form scar tissues.

L'expression élevée de la GSTP1 est fréquemment observée dans les cancers et est positivement corrélée à la résistance aux chimiothérapies. Cette enzyme de détoxication de phase II peut aussi réguler l'activité de protéines comme JNK et TRAF2 et, par conséquent, peut moduler les voies de prolifération et de mort cellulaire. Ce projet a donc consisté à étudier le rôle de la GSTP1 dans la prolifération des hépatocytes normaux ou transformés. L'étude de la régénération hépatique chez des souris Gstp1/2‐/‐ a permis de démontrer le rôle des protéines GSTP1 et GSTP2 dans le contrôle de la progression des hépatocytes normaux dans le cycle cellulaire. Après hépatectomie partielle chez les souris Gstp1/2‐/‐, une diminution importante du nombre d'hépatocytes dans les phases S, G2 et M est observée comparativement à des foies de souris contrôle. Cette réduction est associée à des retards d'expression de protéines impliquées dans l'initiation de la prolifération, le contrôle du point de restriction dépendant des mitogènes et dans la transition G1/S. Ces modifications sont associées à une réduction de l'expression de TRAF2 et de l'activation de JNK et ERK, alors que les taux de p21 et de p53 sont élevés. Parallèlement, un décalage dans l'expression d'enzymes qui régulent l'homéostasie redox et participent à l'activation des MAPK est observé. L'utilisation de cellules cancéreuses de différentes origines dont le foie, a également permis de corréler l'absence de GSTP1 à une diminution de prolifération cellulaire sans altération de la suivie cellulaire. Cependant dans ces conditions, nous observons une augmentation de l'expression de TRAF2, pJNK, pATF2, ATF3 associée à une induction de p21. Nous avons également montré que les effets de la GSTP1 sur la prolifération cellulaire sont régulés par l'activation de JNK. L'évidence du lien entre l'expression de la GSTP1 et la prolifération hépatocytaire nous a conduit à analyser l'expression d'enzymes de détoxication dans des carcinomes hépatocellulaires (CHC) et nous avons constaté une induction d'expression de GSTP1 dans le tissu péritumoral des CHC par rapport au foie normal. / Increased GSTP1 expression is frequently observed in cancers and is positively correlated with chemotherapy resistance. This phase II detoxifying enzyme can also regulate JNK and TRAF2 activities and, consequently, can modulate proliferation and cell death pathways. This project aimed at studying the role of GSTP1 during proliferation in normal and transformed hepatocytes. Liver regeneration study in Gstp1/2‐/‐ mice showed the involvement of GSTP1 and GSTP2 proteins in the cell cycle progression control of normal hepatocytes. After partial hepatectomy in Gstp1/2‐/‐ mice, the number of cells in S, G2 and M phases was decreased compared to livers of wildtype mice. This reduction is associated with the delay in the expression of proteins involved in proliferation initiation, mitogen restriction point control and G1/S transition. These modifications are associated with the decrease in TRAF2 expression and the activation of JNK and ERK, whereas p21 and p53 levels are high. Furthermore, expression of enzymes involved in redox homeostasis and MAPK activation is delayed. Study of cells derived from various cancers, including HCC, highlighted a correlation between low expression of GSTP1 and decrease in cell proliferation without cell survival alteration. However in these conditions, we observed the increase in TRAF2, pJNK, pATF2 and ATF3 expression together with the induction of p21. We also showed that GSTP1 effects are regulated by JNK activation. These results showed a link between GSTP1 expression and hepatocyte proliferation and led us to investigate the GSTP1 expression in HCC. We noticed an induction of GSTP1 expression in peritumoral tissue compared to normal liver.

Le tissu adipeux (TA) est connu pour sa plasticité puisqu'il est capable de s'hypertrophier ou de s'atrophier, en fonction de la situation métabolique de l'individu. Cette plasticité est liée au fait que le TA joue un double rôle dans le maintien de la balance énergétique : il est à la fois i) réserve d'énergie mobilisable (adipocytes blancs) mais également ii) consommateur d'énergie via la thermogénèse (adipocytes bruns, adipocytes beiges). En raison de l'évolution croissante des maladies métaboliques dites de surcharge dans lesquelles ce TA va s'hypertrophier, la majorité des études abordent cette notion de plasticité à l'échelle cellulaire, et se focalise ainsi sur les adipocytes (prolifération, différenciation, activité) et les autres populations cellulaires résidant dans le TA, capables d'interagir avec eux. En revanche, il y a très peu d'études sur cette plasticité à l'échelle tissulaire. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée i) à l'organisation tissulaire d'un dépôt de TA blanc (dépôt sous-cutané inguinal) et ii) les conséquences d'une ablation massive du TA blanc. L'ensemble de ce travail a été réalisé chez la souris.A l'aide de l'imagerie 3D sur tissu entier, nous montrons que ce dépôt est hétérogène : il est composé d'une partie dans laquelle il est possible de segmenter des entités fonctionnelles (lobules ?), située au cœur du dépôt, et d'une partie non segmentable, située à la périphérie du dépôt. Cette hétérogénéité structurale est associée à une hétérogénéité fonctionnelle : les deux régions se distinguent en termes de morphologie adipocytaire et de pattern d'expression génique. De plus, seule la partie segmentable répond à la mise au froid des animaux par une up-régulation du niveau d'expression d'Ucp1 et d'autres gènes marqueurs du " brunissement ". Parallèlement à cela, nous montrons que selon la souche de souris (C57bl6 et MRL), la réponse du TA inguinal à une ablation partielle n'est pas la même : chez la souris MRL (rare mammifère capable de régénération), ce dépôt adipeux est capable de régénérer, ce qui n'est pas le cas chez la souris C57Bl/6. La régénération est inhibée chez la souris MRL par un traitement avec un agoniste des récepteurs aux opioïdes (tramadol) alors qu'elle peut être induite chez la souris C57Bl/6 par un antagoniste de ces récepteurs (naloxone). Cette régénération est dépendante d'une forte et intense production d'espèces actives de l'oxygène par les granulocytes. L'utilisation de souris invalidées pour le récepteur mu démontre l'implication de cette sous-famille de récepteurs. Enfin, cet effet des opioïdes est majoritairement le fait des cellules immunitaires, et plus particulièrement les granulocytes. Ces données mettent en exergue une nouvelle vision du TA blanc sous - cutané, qui ne doit pas être considéré comme un tissu inerte mais bel et bien comme un tissu hétérogène complexe (structurellement et fonctionnellement) pouvant être capable de régénération. / Adipose tissue (AT) is very plastic tissue. During metabolic disease, it would be overdeveloped or atrophy. It is due to the fact that AT is i) energy storage thanks to white adipocyte and ii) energy consumer thanks to brown or brite adipocyte. The cellular composition is very well studied (adipocytes activity, proliferation, differenciation, link between AT stromal cells / adipocytes) but the tissue organization of AT is not known. During my thesis work, we study the i) tissular organization of white AT and ii) AT response after massive removal of white AT. Mice are used for this work. In the first step, our 3 dimensional imaging of white AT shows that AT is heterogeneous tissue: AT has 2 components: segmentable area, in the AT core and non-segmentable area, in the AT periphery. This structural heterogeneity is correlated with functional heterogeneity because segementable area differs to non-segmentable area from adipocyte shape and pattern genic expression. Furthermore, only segmentable area can be respond to cold exposure by Ucp1 up-regulation and browning genes markers. In the second step, massive ablation of subcutaneous white AT is performed on two mice strains: C57Bl/6 and MRL (known to be able to regenerate). MRL mice inguinal AT regenerate, unlike inguinal AT of C57Bl/6 mice. The use of antagonist of opioid receptor (naloxone) treatment leads regeneration AT in C57Bl/6. In opposite, opioid receptor agonist (tramadol) treatment in MRL mice inhibits AT regeneration. AT regeneration is dependant of burst oxydatif production by granulocytes. The use of the receptor knock down mice highlights that is the only receptor is involved in AT regeneration. More precisely, opioids effects are mediated by receptor on granulocyte immune cells.

La production physiologique continue de cellules myélinisantes dans le système nerveux (SN) de mammifère offre de nouvelles perspectives thérapeutiques. Lors d’une atteinte de la myéline, une régénération endogène impliquant la génération d’oligodendrocytes s’engage. Ce processus repose sur la mobilisation de progéniteurs oligodendrocytaires parenchymateux et de progéniteurs de la zone sous-ventriculaire (SVZ). Cette réparation ne permet cependant pas une récupération fonctionnelle systématique. Nos travaux ont pour but d’identifier les facteurs qui contrôlent les différentes étapes de régénération. Ils révèlent une réexpression du CNTF et une surexpression des héparans sulfates protéoglycanes (HSPGs) suite à une démyélinisation du corps calleux. Ces changements de l’environnement péri-lésionnel régulent positivement le processus de remyélinisation. Nous avons montré un impact direct de l’expression post-lésionnelle du CNTF sur la mobilisation des deux sources cellulaires. Différents tests in vitro ont identifié le CNTF comme facteur chémoattractant pour ces cellules. Nos données montrent également que des modifications de sulfatation des héparans sulfates (HS) protéoglycanes contrôlées par la N-désacétylase-Sulfotransférase 1 des cellules du lignage oligodendrocytaire s’établissent en bordure de lésion et créent un microenvironnement favorable à la régénération. Divers test fonctionnels in vivo et in vitro révèlent le rôle clef des HSPGs dans la cinétique de démyélinisation et de remyélinisation en régulant la mobilisation des cellules du lignage oligodendrocytaire et l’activation microgliale. / In the mammal’s nervous system, the ongoing production of new myelinating cells on has open news therapeutic perspectives for demyelinating diseases. An endogenous regeneration process involving the generation of oligodendrocytes can occur following demyelination. This process relies on the mobilization of an endogenous reservoir of progenitor cells located in the adult brain: The parenchymal oligodendrocyte precursors and the subventricular zone derived neural progenitors. However, these endogenous repair attempts do not permit an efficient functional recovery. These failures are mainly due to mobilization, differentiation or to the generation of a hostile environment for the repair process. Our work is focusing on the identification of factors regulating those events. Our data show the reexpression of CNTF and overexpression of heparan sulphate proteoglycans (HSPGs) following a focal demyelination of the corpus callosum in adult mice. These environmental changes favor myelin repair. We show a direct impact of the post-lesional expression of CNTF on the mobilization of both cellular sources. Using various in vitro assays, we showed that CNTF is acting on the two cellular sources as a chemoattractant factor. Our data also show that sulfation modifications of HSPGs performed by the deacetylase-N-sulfotransferase 1 (Ndst1) on oligodendrocyte lineage cells occurred around the lesion and created a permissive microenvironment for the regenerative process. Various in vitro and in vivo functional assays demonstrated the key role of HSPGs in demyelination and remyelination dynamic by controlling mobilization of the oligodendrocyte lineage cells and microglial activation.

Trouver de nouvelles sources de foie pour les transplantations est un vrai enjeu. Les obstacles principaux à la transplantation d'organes sont la pénurie de greffons et les lourds traitements immunosuppresseurs à vie. La possibilité de reprogrammer les cellules du patient et les cultiver donne accès à une quantité virtuellement illimitée de cellules a transplanter, éliminant de ce fait le besoin de donneurs d'organesMon doctorat se divise en deux parties : la première consiste à faire des cellules hépatiques en programmant des cellules souches humaines. La deuxième consiste à transplanter ces dernières dans des foies de souris ayant des insuffisances hépatiques aigues et chroniques pour étudier la régénération du foie. Les nouveautés de ce projet sont le fait d'étudier la première phase d'intégration post transplantation des cellules car cette phase est critique dans la régénération. De plus je comparerai la régénération du foie par les cellules transplantées dans une insuffisance hépatique aigue avec une insuffisance hépatique chronique. Une semaine après transplantation, le foie de ces souris contenait les cellules greffées qui se sont implantées et celles-ci se comportaient comme des cellules de foie bona fide, produisant une protéine, l'albumine humaine. Encore mieux : l'analyse des fonctions du foie a relevé un retour à une fonction normale en 3 jours avec transplantation contre 7 jours sans cellules transplantées. Ces résultats sont très encourageants quant à la possibilité d'utiliser des cellules dérivées de cellules souches à des fins thérapeutiques. / Finding new sources for liver transplants is a real issue. The main obstacles to organ transplantation are the shortage of grafts and heavy immunosuppressive treatment for life. The ability to reprogram the patient's cells and grow them gives access to a virtually unlimited amount of transplanted cells, thereby eliminating the need for an organ donor. My doctorate is in two parts: the first is to make liver cells by programming of human stem cells. The second is to transplant those cells in the livers of mice with acute and chronic liver failure to study liver regeneration. The novel parts of this project are to study the first phase of post-integration cell transplantation because this phase is critical in regeneration. Also I would compare liver regeneration by transplanted cells in acute liver failure with chronic liver failure. One week after transplantation, the liver of these mice contained the grafted cells and which are located if they behaved as bona fide liver cells producing a protein, human albumin. Even better: analysis of liver function noted a return to normal function in three days with seven days without transplantation against transplanted cells. These results are very encouraging when the possibility of using cells derived from stem cells for therapeutic purposes.

La prise en charge des pathologies malformatives ou acquises dans le cadre pédiatrique a fait des progrès considérables au cours des dernières décennies. Cependant certaines prises en charge chirurgicale ne sont toujours pas optimales. C'est pourquoi la médecine régénérative représente une voie d'intérêt en chirurgie pédiatrique. Si différents types cellulaires ont été proposés, les cellules stromales issues du tissu adipeux sont une source intéressante de cellules pour l'ingénierie tissulaire car elles sont abondantes, faciles à prélever et sans problème éthique sous jacent, tout en conservant de multiples potentialités de différenciation. Si de nombreuses publications rapportent l'utilisation des ASC issues de donneurs adultes pour des protocoles précliniques ou cliniques, peu d'études se sont intéressées aux cellules issues de donneurs pédiatriques. L'objectif de ce travail était donc d'obtenir des données exhaustives sur les cellules d'enfant et notamment en fonction de leur âge. Outre les données in vivo, nous avons mis en place un protocole d'étude dans deux modèles murins. 77 enfants ont été prélevés de 1 g de tissu adipeux sous cutané selon les protocoles de collection biologique ASChild 1 et 2. Les cellules ont été séparées en 2 groupe (> et <à 1 an) et mis en culture afin d'étudier différents paramètres (taux d'extraction et de prolifération, phénotype, immunomodulation, formation de CFU-F, potentiel de différenciation en différentes lignées). Peu de différences ont pu être mis en évidence en fonction de l'âge si ce n'est un taux d'extraction cellulaire et une prolifération légèrement plus importante chez les donneurs les plus jeunes. De plus, une étude globale de l'expression génique en utilisant une technique de puce microarray n'a décelé une expression différentielle dans seulement 305 gènes (217 down et 8 up regulés) des pASC par rapport aux ASC adultes, sans différence notée entre les différents groupes d'âge. Afin d'évaluer le potentiel angiogénique des cellules pédiatriques (caractéristique bien connue des ASC), nous avons utilisé un modèle d'ischémie aigue de membre murin. Une ligature du pédicule fémoral était réalisée puis les cellules préalablement mises en culture étaient injectées au sein des loges musculaires de la patte (1 million de cellules dans 60 microl). 29 souris ont pu être traitées selon ces modalités par 6 prélèvements pédiatriques (2 du groupe 1, n=9 et 4 du groupe 2, n=20) et comparées à 30 souris injectées avec du Nacl. Le suivi longitudinal sur 14 jours a mis en évidence une amélioration de la microvascularisation grâce à l'étude microangiographique. D'autre part l'étude histologique a confirmé la viabilité des cellules au terme du suivi ainsi que la proximité des cellules avec les structures vasculaires. Afin de préciser le potentiel des pASC dans la cicatrisation cutanée, 4 prélèvements (2 groupes 1 et 2 groupes 2, n=20) ont été étudiés dans notre modèle murin de brûlure par ébouillantement et comparée à des souris contrôle (n=10). Les pASC permettent une amélioration des paramètres de cicatrisation (épithélialisation, contraction) au cours du suivi de 21 jours. Une amélioration de la vascularisation cutanée évaluée par laser doppler est observée en parallèle. Enfin les cellules ont pu être suivie pendant 21 jours in vivo et possèdent là encore une bonne viabilité au terme du suivi. Ce travail a permis de définir des paramètres essentiels dans l'optique d'une utilisation future des pASC dans la prise en charge des pathologies malformatives ou acquises de l'enfant. Néanmoins certains paramètres doivent être encore précisés comme le potentiel de tumorogénicité à long terme et le mode de délivrance le plus optimal. / Adipose derived mesenchymal stromal cells (ASC) are currently tested in regenerative medicine to promote tissue reconstruction after injury. In autologous purpose the possible loss of therapeutic function and cell properties during aging have been questioned in adult. To date no reliable information is available concerning ASC from pediatric patients and a better knowledge is required to intend their use for clinical applications. To address this issue, subcutaneous adipose tissue was collected from 27 donors aged 0-1 year and 50 donors aged 1-12 years and compared to adult ASC. Cells from the stromal vascular fraction (SVF) and subsequent cultured ASC were tested in vitro for their extraction and proliferation yield, phenotype, immunomodulation effect, CFU-F content, adipogenic, osteoblastic and angiogenic potentials. Only a slightly higher amount in cell number and proliferative rate were found. None of the other parameters was significantly different. In vivo, pediatric ASC induced an increase in microangiographic score in a mouse model of limb ischemia, even though improvement in vascular density was not significantly correlated to limb rescue. Finally mRNA analysis using microarray approach identified that only 305 genes were differentially expressed (217 down- and 88 up-regulated) in pediatric versus adult ASC, confirming that ASC from both groups of age shared very close intrinsic properties. Finally, we assessed the potentiality of pASC in a murine burn model, designed to cope with our daily practice as pediatric surgeons. We confirmed that cellular therapy based on pASC is effective as it improves early wound healing parameters (epithelialization, retraction). Laser Doppler analysis shows an higher local cutaneous blood flow with ASC than with NaCl. Moreover, we were able to follow the presence of the cells during 21 days. This work precises essential pASC features, which assessment was mandatory before considering a clinical use for malformative or acquired pathology during childhood. Nevertheless, precise understanding of ASC action mechanism needs to be completed as long term inocuity needs to be confirmed and mode of delivery to be adapted to a potential surgical use.

La fièvre de la Vallée du Rift (FVR) est une zoonose émergente provoquée par un virus. La FVR affecte principalement le bétail. Chez l'Homme, la maladie peut évoluer sous deux formes mortelles: une fièvre hémorragique et une encéphalite. Malgré l'importance du fonds génétique dans l'issue de la FVR, l'identité des gènes responsables reste inconnue. Nous avons étudié les facteurs génétiques qui déterminent la sensibilité de la lignée de souris MBT/Pas et la résistance de la lignée BALB/c à la FVR. Nous avons identifié trois QTLs sur les chromosomes 2, 5 et 11, nommés, respectivement, Rvfs1, Rvfs3 et Rvfs2. Une infection des lignées congéniques correspondantes, C.MBT Rvfs1, -2 et -3, a confirmé le rôle de la région Rvfs2 dans la sensibilité à la FVR. Une analyse pathophysiologique a montré que les souris C.MBT Rvfs2 et BALB/c développent précocement une hépatite. Les souris C.MBT Rvfs2 meurent de cette hépatite aiguë. En revanche, les souris BALB/c régénèrent leur foie, ce qui leur permet de mieux tolérer l'atteinte du foie. La majorité des souris BALB/c sont décédées plus tard d'une encéphalite. Ces observations montrent que les modèles étudiés reproduisent chacune des deux formes de la maladie observées chez l'Homme. Nous avons produit des lignées sous-congéniques pour la région Rvfs2 et avons testé leur sensibilité à la FVR. Les résultats ont été croisés avec une analyse des variants de structure et de régulation présents dans l'intervalle. Cette stratégie a permis d'identifier 3 gènes candidats : Rnf213, Cd7 et Fasn. La fonction du gène Fasn suggère qu'il puisse jouer un rôle lors de la régénération du foie et ainsi être le facteur génétique que nous recherchons. / Rift Valley fever (RVF) is an emerging zoonosis caused by an arbovirus. The disease affects mainly livestock, but it can have a severe impact on human health. In humans, RVF may progress into fatal outcomes due to acute hepatitis or encephalitis. Despite the influence of the host genetic background on the outcome of the disease, the identity of causative genes remains unknown. We studied the genetic factors determining the susceptibility of MBT/Pas and the resistance of BALB/c mouse strains to RVF. We identified 3 QTLs linked to survival on chromosomes 2, 5 and 11 and named them, respectively, Rvfs1, Rvfs3 and Rvfs2. The infection of the corresponding congenic strains, C.MBT Rvfs1, 2 and 3, confirmed the role of Rvfs2 on the susceptibility to RVF. A pathophysiological investigation showed that both C.MBT Rvfs2 and BALB/c mice exhibit early onset severe hepatitis. However, while C.MBT Rvfs2 died rapidly from liver failure, BALB/c mice tolerated the liver disease and regenerated the hepatic tissue. These mice eventually died at a later stage from encephalitis. These observations indicate that each of the studied mouse models recapitulates one form of the human disease. We generated subcongenic strains harboring the Rvfs2 region and tested their susceptibility to RVF. The results were combined with high-throughput analyses of the structural and regulatory variants found in the region. Our combined approach allowed the identification of three candidate genes: Rnf213, Cd7 and Fasn. The function of the Fasn gene suggests that it could play a role in the mechanism of liver regeneration and, thus, Fasn is our best candidate gene to account for the susceptibility phenotype.