Les colloïdes utilisés sont des suspensions de nanoparticules magnétiques (nanocristaux d'oxyde de fer de 10 nm) chargées négativement en surface, qui s'adsorbent de façon aspécifique sur la membrane de la plupart des types cellulaires, où elles sont spontanément internalisées dans des vésicules intracellulaires. Les nouvelles propriétés magnétiques de cellules thérapeutiques ainsi marquées et implantées au sein de l'organisme permettent leur suivi in vivo de manière non-invasive par IRM. Nous avons ainsi pu suivre des cellules musculaires lisses dans un modèle d'anévrisme et des explants musculaires dans un modèle d'incontinence urinaire. Dans chaque cas, l'évolution des propriétés de contraste des cellules marquées au cours du temps a été étudiée in vitro et in vivo. Ce marquage magnétique nous a aussi permis de soumettre les cellules à des forces magnétiques et analyser leur influence sur la migration cellulaire in vitro et la faisabilité d'un guidage magnétique in vivo.

Les lignées de cellules souches embryonnaires humaines (hES) et maintenant de cellules souches induites à la pluripotence (hiPS) sont des cellules qui présentent deux caractéristiques uniques : elles sont d'une part capables de s'auto-renouveler de manière continue en culture ce qui permet de générer de grande quantité de cellules et d'autre part, elles présentent la capacité de se différencier en n'importe quelle cellule de l'organisme lorsqu'elles sont soumises à un environnement permissif adéquat. Ces deux propriétés permettent d'envisager de nombreuses applications médicales comme la thérapie cellulaire mais aussi des applications dans le domaine de l'industrie pharmaceutique grâce au développement de modèles cellulaires innovants. Ce mémoire de thèse a pour objectif de présenter les caractéristiques biologiques principales de ces cellules et les enjeux médicaux et pharmaceutiques qu'elles représentent pour le futur, notamment pour le pharmacien.

Dans une perspective de médecine régénératrice, les cellules souches nerveuses et progénitrices fœtales humaines constituent indéniablement un des outils les plus adaptés au traitement des lésions du SNC et des maladies neurodégénératives. Jusqu'à présent, leur utilisation en thérapie cellulaire a eu recours à des populations hétérogènes composées à la fois de cellules immatures, de cellules en voie de différenciation et de cellules pleinement différenciées. Or des études récentes ont révélé l'intérêt de disposer de populations enrichies en un type cellulaire donné afin d'améliorer l'efficacité des greffes. Pour homogénéiser les populations et mieux cibler les pathologies, nous avons donc mis en œuvre deux stratégies. La première consiste à surexprimer, dans les cellules en culture, les gènes proneuraux à motif bHLH Ngn1, Ngn2, Ngn3 et Mash1 au travers de vecteurs lentiviraux dits « de différenciation ». Cette surexpression a permis d'orienter la différenciation des cellules majoritairement vers le lignage neuronal et également de spécifier des sous-types neuronaux. La seconde méthode utilise des vecteurs lentiviraux traceurs pour exprimer une protéine rapportrice sous le contrôle de promoteurs spécifiques des différents lignages du SNC en vue de leur sélection par tri cellulaire. Nous avons ainsi utilisé le promoteur Nestine pour les cellules immatures, le promoteur Synapsine pour les cellules neuronales et le promoteur GFAP pour les cellules astrocytaires. Si les promoteurs Synapsine et GFAP ont révélé une spécificité contestable, le promoteur Nestine, quant à lui, a permis de sélectionner une population enrichie à 81% en cellules nestine+. Ce travail s'inscrit dans un projet de plus grande envergure, qui a pour but d'évaluer les bénéfices de greffes de ces populations homogénéisées.

L’objectif de mon travail de thèse était d’évaluer si des autogreffes de cellules souches olfactives ecto-mésenchymateuses (CSO-EMs) restauraient les capacités d’apprentissage et de mémorisation dans un modèle d’amnésie chez le rat, consécutive à une ischémie cérébrale globale (ICG). Cette dernière pouvant avoir lieu suite à un arrêt cardiaque (AC) et conduire à des conséquences neurologiques délétères telles que des atteintes cognitives et/ou sensorimotrices.C’est dans ce contexte scientifique que se sont inscrits mes travaux de recherche dont le premier objectif était de valider un modèle fiable et reproductible d’amnésie chez le rat. Nous avons sélectionné un modèle d’AC induisant une ICG caractérisé par des pertes neuronales ciblées au niveau de la zone CA1 des hippocampes dorsaux associées à des déficits d’apprentissage et de mémorisation.Enfin, la dernière étape de mon projet a consisté à évaluer l'effet des autogreffes de CSO-EMs sur la restauration des fonctions cognitives chez des rats ayant subi une ICG. Tout d’abord, j’ai dû élaborer un protocole permettant le suivi du devenir des CSO-EMs à la suite d’autogreffes, sans en altérer leurs propriétés endogènes. Puis j’ai démontré que ces autogreffes de CSO-EMs GFP+ : i) restauraient les capacités d’apprentissage et de mémorisation, ii) stimulaient la neurogénèse et iii) amélioraient la PLT chez des rats ayant subis une ICG.L’ensemble des données recueillies au cours de ma thèse accordent d’avantage de crédibilité à l’utilisation des CSO-EMs dans le cadre de thérapies menées contre les atteintes du SNC. / The main goal of my thesis was to evaluate whether autografts of ecto-mesenchymal olfactory stem cell (EM-OSCs) restored learning and memory abilities in a rats model of amnesia following global cerebral ischemia (GCI). The latter can occur following cardiac arrest (CA) and lead to deleterious neurological consequences such as cognitive and / or sensorimotor injuries.Finally, the final step in my project was to evaluate the effect of EM-OSCs autografts on restoration of cognitive functions in ischemic rats. First of all, I had to develop a protocol to monitor the fate of EM-OSCs following autografts, without altering their endogenous properties. Then, I demonstrated that these GFP+ EM-OSCs autografts: i) restored learning and memory abilities, ii) stimulated neurogenesis, and iii) improved PLT in ischemic rats. All the data gathered during my thesis give credibility to the use of EM-OSCs in the framework of therapies against the CNS damages.

Les données cliniques supportent le concept et offrent l’espoir que la thérapie cellulaire trouvera sa place parmi les stratégies thérapeutiques des pathologies hépatiques. Cependant deux obstacles majeurs limitent l'étendue de son application clinique: la faible disponibilité d’hépatocytes humains de qualité et en quantité importante, et une faible efficacité de greffe conduisant à une survie et une fonctionnalité seulement à court terme. L’objectif de ce travail était de développer des modèles animaux d’insuffisance hépatique après hépatectomie et d’analyser la réponse régénérative après transplantation de progéniteurs hépatiques humains isolés et caractérisés dans 2 laboratoires de recherche (INSERM U1040 Montpellier et laboratoire PEDI UCL Bruxelles), en comparaison à des hépatocytes fraichement isolés.Le premier modèle consistait à réaliser une hépatectomie de 30% chez des souris NOD SCID, associée à l’injection préalable de rétrorsine (blocage de la prolifération cellulaire endogène) et d’injecter dans le même temps directement dans le parenchyme 1 million de cellules progénitrices exprimant constitutivement le gène rapporteur Luciférase. Les résultats ont montré la bonne implantation des cellules jusqu’à 1 mois après l’injection avec une différenciation fonctionnelle des cellules mise en évidence par la sécrétion d’albumine humaine dans le sang circulant des animaux.Le deuxième modèle consistait à réaliser une hépatectomie large de 70% chez des souris immunodéprimées RAG 2-/- γ-/- pour augmenter la souffrance hépatocellulaire et à comparer deux timing d’injection (voie intrasplénique) des cellules progénitrices génétiquement marquées avec la Green Fluorescent Protein. Les résultats ont montré une meilleure tolérance clinique (moins de mortalité) et une plus grande quantité de cellules implantées lorsque l’injection était réalisée 48h après l’hépatectomie. La régénération hépatique endogène était plus importante et plus rapide chez les souris injectées avec les progéniteurs qu’avec les hépatocytes primaires, suggérant un effet paracrine bénéfique de ces cellules.Ces travaux ont mis en évidence la possibilité d’utiliser ces cellules progénitrices comme alternative aux hépatocytes avec des propriétés régénératrices certaines mais soulèvent les problèmes d’implantation de ces cellules qui reste faible dans des foies hépatectomisés remaniés. Définir le meilleur environnement pour favoriser la survie, la fonctionnalité et éventuellement l’intégration effective des cellules transplantées reste une question clé pour avancer dans cette voie.En parallèle de ces travaux de recherche, un projet de recherche clinique de biothérapie a été développé et accepté pour transplanter des hépatocytes frais humains en intrahépatique chez des patients ayant une insuffisance hépatocellulaire terminale (hépatite alcoolique aigue, cirrhose grave, après résection hépatique large). Il devrait débuter fin 2013. / Clinical data support the concept and offer the hope that cell therapy will find its place among the therapeutic strategies in liver diseases. However, two major obstacles limit the scope of its clinical application: the limited availability of human hepatocytes quality and in large quantities, and low efficiency leading to graft survival and only a short-term functionality. The objective of this work was to develop animal models of liver failure after hepatectomy and analyze the regenerative response after transplantation of human hepatic progenitors isolated and characterized in two research laboratories (INSERM U1040 Montpellier laboratory PEDI UCL Brussels) compared to freshly isolated hepatocytes.The first model was to achieve a 30% hepatectomy in mice NOD SCID associated with prior injection retrorsine (blocking of endogenous cellular proliferation) and injected at the same time directly into the parenchyma 1 million progenitor cells constitutively expressing the luciferase reporter gene. The results showed good cell implantation until 1 month after injection with a functional differentiation as evidenced by secretion of human albumin in the circulating blood cells of animals.The second model was to achieve a wide 70% hepatectomy in mice immunocompromised RAG 2 - / - γ-/ - to increase the suffering hepatocellular comparing two injection timing (channel intrasplenically) progenitor cells genetically marked with the Green Fluorescent Protein. The results showed better clinical tolerance (less mortality) and a greater amount of implanted when the injection was performed 48 hours after hepatectomy cells. Endogenous hepatic regeneration was greater and faster in mice injected with the progenitors with primary hepatocytes, suggesting a beneficial paracrine effect of these cells.These studies have highlighted the possibility of using these progenitor cells as an alternative to hepatocytes with regenerative properties but raise some problems implementing these cells remains low in hepatectomized livers reworked. Define the Define the best environment to promote the survival, function and possibly the effective integration of transplanted cells remains a key issue for progress in this direction.In parallel with this research, a clinical research project biotherapy was developed and agreed to transplant human hepatocytes in intrahepatic costs in patients with terminal liver failure (acute alcoholic hepatitis, severe cirrhosis, after extensive liver resection). It should begin in late 2013.

Les encéphalopathies spongiformes transmissibles sont des maladies neurodégénératives caractérisées par une vacuolisation intense et une perte neuronale associées à l’accumulation d’une protéine prion pathologique : la PrPSc. A cause de la longue période d’incubation silencieuse de ces maladies, les individus souffrant d’une maladie à prions peuvent exposer des patients qui recevraient leur sang ou un de leurs organes à un risque de contamination iatrogène. De plus, lorsque le diagnostic survient, les dommages cérébraux sont souvent massifs, et l’issue toujours fatale. A ce jour, aucun traitement n’est disponible, et l’ensemble des stratégies testées a échoué.L’alternative développée par le laboratoire est celle de la thérapie cellulaire couplée à la thérapie génique, en utilisant des cellules souches embryonnaires (ES) délivrant des molécules anti-prions. Concernant le choix des molécules anti-prions, nous avons choisi les mutants PrP-DN. Notre hypothèse repose sur des études montrant qu’une lysine au codon 219 de la PrP chez l’Homme ou une arginine au codon 171 de la PrP ovine, protègent du développement d’une ESST. L’étude de ces mutants, en cellules infectées ou dans des souris transgéniques, a permis de montrer que les PrP mutées n’étaient pas converties en PrPSc et qu’elles exerçaient un effet protecteur dit « dominant négatif » sur la conversion de la PrPC sauvage en PrPSc.Un des projets du laboratoire avait donc pour objectif d’utiliser les cellules souches exprimant les mutants PrP-DN pour développer une stratégie de thérapie génique et cellulaire des maladies à prions : l’hypothèse étant que les cellules greffées pourraient non seulement réparer le tissu lésé mais que ce dernier serait également protégé de l’infection par les prions.Une première approche de thérapie génique et cellulaire avait été initiée au laboratoire et montrait des résultats plutôt encourageants. En effet, la greffe de cellules souches neurales murines exprimant des PrP-DN et produites à partir de cellules souches embryonnaires murines, conduisait, pour une partie des souris, à un allongement du temps d’incubation de la maladie, ainsi qu’à une diminution de l’astrogliose et de la vacuolisation.Dans ce contexte, le premier objectif de ma thèse a été de valider l’approche thérapeutique en montrant que les cellules greffées délivraient des mutants PrP-DN capables d’inhiber la réplication du prion. Nous avons opté pour un modèle de culture organotypique infectée par des prions murins. En plus de répondre aux exigences éthiques de la directive 2010/63/UE, ce modèle offre l’avantage de pouvoir réaliser plus d’essais, des cinétiques d’accumulation de PrPSc et de visualiser le devenir des cellules greffées. Enfin, opter pour cette stratégie permettait de transposer dans un modèle humanisé des travaux précédemment réalisés et ayant montré des résultats encourageants. Pour cela, il a été nécessaire de mettre en place un modèle prion ex vivo de culture organotypique de tranches de cerveau, dans lequel il était possible de réaliser des greffes et permettant d’évaluer l’effet inhibiteur des mutant-PrP-DN sur la réplication du prion. Par ailleurs, notre groupe fait partie, avec d’autres groupes travaillant avec des cellules souches mésenchymateuses, de l’équipe « Biologie des cellules souches et médecine régénératrice », il nous est apparu pertinent d’évaluer l’effet des MSC sur la pathologie prions dans des modèles prions en culture organotypique et en particulier d’évaluer l’impact de greffes de MSC concomitantes aux greffes de NSC-PrP-DN. En effet, ces cellules sont décrites comme pouvant induire un microenvironnement neuroprotecteur en limitant la prolifération des cellules de la microglie et des astrocytes, et peuvent favoriser la différenciation des NSC. Enfin notre dernier objectif visait à transposer les outils murins vers des outils « humains » en produisant des NSC humaines issues d’ES et exprimant une PrP humaine portant les mutations DN. / Transmissible spongiform encephalopathies are neurodegenerative diseases characterized by a strong vacuolization, a neuronal lost and deposits of prion pathologic protein: PrPSc. This PrPSc accumulation is the result of the conformational conversion of the host encoded endogenous PrPC protein. Although the incidence of these diseases in humans remains low (about one to two cases per million inhabitants per year), these diseases remain a public health problem. Indeed, because of their long and silent incubation period, patients with prion disease may expose people through blood transfusion or organ transplantation with a risk of iatrogenic contamination. In addition, when the diagnosis occurs, brain damage is often massive, and the outcome is always fatal and rapidly occurs. Until now, there is no treatment that could be proposed to patients.The alternative developed by our laboratory for several years, is a strategy of cell therapy coupled with gene therapy. The general objective is to use pluripotent embryonic stem cells (ESC) and graft them as a “medicine” not only to orchestrate a functional recovery of the damaged zones and protect the grafted cells from prion propagation but also to deliver anti-prion molecules.For the anti-prion molecules, we have chosen dominant negative PrP mutants (PrP-DN). Our choice is based on studies showing that a lysine at codon 219 of the human PrP or an arginine at codon 171 of the ovine PrP protect against the development of a TSE. Study of these mutants in infected cells or in transgenic mice showed that the mutated PrPC were not converted into PrPSc. Moreover, they exibit a so-called "dominant negative" protective effect on the conformational conversion of their wild-type PrPC counterparts. A first approach of gene and cell therapy was initiated in the laboratory and has shown encouraging results. Indeed, the graft of murine neural stem cells (NSC) derived from murine embryonic stem cells and expressing anti-prion molecules, has allowed, for some of the mice, to an increase the incubation time of the diseaseas well as to a decrease of astrogliosis and vacuolization.In this context, the first objective of my thesis was to validate the therapeutic approach by showing that the grafted cells were able to inhibit prion replication trough the dominant negative effect of the PrP-DN. To address this point, we have chosen to use an organotypic culture model infected with murine prions (22L strain). In addition to fill the ethical requirements under the European Directive 2010/63 and the 3Rs, organotypic culture models offer the advantage to perform and repeat experiments, kinetic tests, and PrPres analysis. This model also allows to visualize the fate of the grafted cells. Finally, by choosing this strategy, it will be possible to transpose into a humanized model the work previously performed on mouse organotypic cultures.To achieve this task, it was necessary to establish an ex vivo prion model of organotypic culture brain slices, in which it was possible to perform grafts and to evaluate the inhibitory effect of PrP-DN mutants on the prion replication.In addition, as our group is included in the team "Stem cell biology and regenerative medicine" (led by Pr Jorgensen) in which several stem cells are studied (liver stem cells and mesenchymal stem cells (MSC)) and because MSC have been shown to provide protective effects when grafted in the brain of mice with neurological diseases, it was therefore relevant to evaluate the effect of MSC on prion pathology in our prion models and in particular to evaluate the impact of concomitant MSC grafts on NSC-PrP-DN.In a last step, our goal was to transpose the mouse tools (NSC from ES and expressing the PrP-DN mutants) to "human" tools by producing human NSCs derived from human ESC and expressing human PrP-DN, and to characterized the resulted cells.

La dystrophie musculaire de Duchenne de Boulogne (DMD) est une myopathie héréditaire liée au chromosome X et causée par une mutation du gène de la dystrophine. Affectant un garçon sur 5000, cette maladie entraine une dégénérescence progressive des muscles striés squelettiques et cardiaques. A ce jour, la DMD demeure une maladie invalidante, incurable et les personnes atteintes ont une espérance de vie de 30 ans. Parmi les thérapies innovantes en cours de développement, la thérapie cellulaire est une stratégie prometteuse. Cependant elle présente plusieurs limitations notamment liées à l’efficacité des types cellulaires utilisés et le devenir des cellules après injection in vivo. Le premier objectif de cette thèse est le développement d’une méthode d’imagerie pour étudier à l’échelle de l’organisme et de façon non invasive la biodistribution et la survie des cellules suite à leur injection systémique dans un modèle préclinique pertinent, le chien GRMD (Golden Retriever Muscular Dystrophy), un modèle animal reproduisant fidèlement le phénotype DMD. Notre attention s’est portée sur l’utilisation du symporteur sodium iode (NIS) pour le suivi non invasif des cellules. Nous avons obtenu des cellules myogéniques exprimant le NIS, autorisant leur visualisation par scintigraphie grâce à la propriété d’absorption du technétium 99m conférée par ce symporteur. Nous avons montré in vitro que le NIS est fonctionnel pour la capture de radioactivité même après une différentiation avancée des cellules. En parallèle, nous nous sommes intéressés au type cellulaire. Les cellules primaires ayant une capacité de renouvellement limitée, cela restreint leur utilisation en thérapie et leur modification génomique. Afin de contourner cette limitation, plusieurs protocoles visant à obtenir des cellules souches pluripotentes induites (iPSCs) dérivées de cellules canines ont été utilisés. De plus, pour ne plus être dépendant de l’immunosuppression imposée par les greffes allogéniques, nous avons utilisé le système d’édition génomique CRISPR/Cas9 pour mettre au point une correction des cellules GRMD afin de permettre la réalisation de greffes autologues. Nous avons également utilisé le système CRISPR/Cas9 pour réaliser l’insertion ciblée du gène NIS dans un site précis du génome des cellules. Les résultats obtenus autorisent le développement de programmes comparant le potentiel thérapeutique de cellules dans un modèle préclinique de la DMD. / Duchenne muscular dystrophy (DMD), an X-linked recessive myopathy, is caused by mutations in the dystrophin gene. One boy out of 5000 is affected by this disease, which induces a progressive loss of skeletal striated and cardiac muscles. To date, DMD remains an invalidating disease and there is no cure for it. People suffering from DMD usually die in their 30’s. Among the innovative therapies currently under development, cell therapy is a promising strategy. However, it has some limitations related notably to a low efficiency of tested therapeutic cells and their tracking in vivo after injection. The first aim of this thesis is to develop an imaging method allowing non-invasive monitoring of biodistribution and survival of cells at the scale of a large organism, following systemic injection in the GRMD dog (Golden retriever muscular Dystrophy, a relevant animal model of DMD, as it replicates finely the DMD phenotype). We took interest in the sodium iodide symporter (NIS) as an imaging reporter. We induced the expression of the NIS in myogenic cells to allow visualization of the cells by scintigraphy thanks to its ability to uptake technetium 99m. We showed that NIS is functional in the cells and they maintain their ability to differentiate. Primary cells have a limited self-renewal capability restraining their use in human cell therapy and gene editing. To overcome this limitation, we used several protocols to derive induced pluripotent stem cells (iPSCs) from adult canine cells. Furthermore, to avoid immune suppression protocols, we used the CRISPR/Cas9 gene editing tools to design a correction strategy of the GRMD mutation for future autologous injections. We also used CRISPR/Cas9 to perform a targeted integration of the NIS gene in a safe harbor locus. Results allow us to develop protocols to compare the therapeutic potential of candidate cells in a preclinical model of DMD.

La thérapie cellulaire est basée sur l'administration de cellules immunocompétentes dans le but d'induire une réponse thérapeutique. Le transfert de gène est un moyen d'optimiser et de sécuriser la thérapie cellulaire. Récemment, plusieurs essais cliniques d'immunothérapie ont montré l'efficacité de lymphocytes T reprogrammés pour le traitement des cancers. De plus, le transfert de gène « suicide » permet de sécuriser les effecteurs immunitaires utilisés en thérapie cellulaire. Cependant, les capacités des cellules pourraient encore être améliorées par l'expression de cytokines et de récepteurs aux chémiokines. Dans ce contexte, l'objectif de ce projet de thèse était le développement et la caractérisation d'outil innovants de thérapie génique. Ce travail a demandé le développement de vecteurs sécurisés pour 1 reprogrammation des lymphocytes T avec un CAR et leur persistance in vivo. Ces outils pourront par la suite être mis à la disposition de la recherche clinique afin de promouvoir de nouvelles stratégies de thérapi cellulaire anti-tumorale. / Cell therapy is based on administration of immunocompetent cells in order to induce a therapeutic response. Gene transfer can optimize and secure the cell therapy. Recently, several clinical trials of immunotherapy have shown the efficacy of reprogrammed T cells for the treatment of cancers. Moreover, the transfer of suicide gene enables th use of secure immune effectors in cell therapy. However, capacities of cells could be further improved by the expression of cytokines and receptors chemiokines. ln this context, the aim of this thesis project was the development and the characterization of innovative tools for gene therapy. This work required the development of safe retroviral vectors for reprogramming T cells with Chi me rie Antigen Receptor (CAR). These tools will be made available for clinical research in order to promote new anti-tumor cell therapy strategies.

La transplantation d’hépatocytes dans le foie est un procédé séduisant pour corriger la fonction hépatique et permettre peut-être d’éviter la transplantation d’organe. Actuellement, la greffe de cellules hépatiques a été envisagée pour corriger le déficit métabolique des patients ayant une maladie hépatique métabolique héréditaire, dont le foie est par ailleurs normal. Les résultats des essais cliniques d’allotransplantation ou d’autotransplantation d'hépatocytes génétiquement modifiés montrent une prise de greffe insuffisante et, dans la plupart des études, un effet thérapeutique transitoire. Ces résultats ont incité à développer des modèles animaux précliniques pour tester des procédés facilitant la prise de greffe. L’intégration des hépatocytes dans les travées hépatocytaires et leur prolifération permet de préparer le foie à greffer par stimulation de la régénération hépatique. Ces deux procédés sont aujourd'hui utilisés en routine dans ces modéles expérimentaux: l’hépatectomie partielle ou l’embolisation portale. Néanmoins, ces deux techniques de stimulation de la régénération hépatique sont difficilement applicables à la pratique clinique car la résection chirurgicale du foie comporte des risques majeurs et l’embolisation portale "classique", c’est-à-dire l’obstruction des grosses veines sectorielles du foie, est responsable d'une embolisation anatomique avec une atrophie ou une destruction partielle de la partie du foie embolisé. Par ces procédés, certes la régénération est stimulée à hauteur de 20% mais seulement sur une partie du volume hépatique (environ 50%) avec diminution du volume accessible à la greffe sans compter les risques liés à l'atrophie ou à la resection chirurgicale du reste du foie.Nous avons donc proposé une nouvelle approche de stimulation de la régénération hépatique chez la souris. Nous avons utilisé une embolisation portale volumétrique à l’aide de microbilles allant très loin dans tout le foie. Il s’agit donc de l’embolisation d'un pourcentage du volume global hépatique sans altération anatomique (lobe) du foie. Ainsi, les traumatismes nécessaires à la préparation du foie pour augmenter la prolifération seront mieux répartis dans la totalité du foie et devraient avoir moins de conséquences sur la fonction hépatique, contrairement à l’embolisation partielle dite anatomique. Un autre effet serait la préservation de l’accessibilité à tout le volume du foie des cellules à greffer et non plus à la partie non embolisée du foie ce qui devrait d’augmenter le nombre de cellules injectées donc transplantées par une même préparation.Nous devons encore évaluer les repercutions hépatiques à long terme (>J21) des conditions d'embolisation volumétrique à plus fort taux de régénération mais qui implique des lésions de nécrose hépatique. Avant de passer sur des modéles cliniques, une évaluation de l’embolisation volumétrique sur un animal plus gros (rat ou maquaque) avec déficit métabolique est nécéssaire. Par ailleurs, cette nouvelle préparation du foie doit être optimisée pour une application clinique à moyen terme avec des injections séquentielles de microsphères et l’utilisation de microsphères résorbables, ce qui permettrait d’obstruer plus de sinusoïdes sans accumulation du matériel dans les branches portales, et ainsi augmenter le signal de régénération.Si ces résultats se confirment, notamment chez l’animal, ce nouveau procédé permettrait d’améliorer la prise de greffe de façon significative dans l’ensemble du parenchyme hépatique et de pouvoir transplanter un plus grand nombre de cellules. L’intérêt de cette technique peu invasive la rend d’autant plus applicable chez l’homme car l’architecture du foie est préservée. De réels progrès dans la thérapie cellulaire hépatique devront permettre dans le futur de mieux traiter les patients atteints de maladies métaboliques héréditaires. / Hepatocyte transplantation has been proposed as an alternative to orthotopic liver transplantation to treat metabolic liver diseases. This approach requires preconditioning of the host liver to enhance engraftment of transplanted hepatocytes. Different methods are currently used in preclinical models: partial hepatectomy, portal ligature or embolization, and radiotherapy or chemotherapeutic drugs. However, these methods carry high risks of complications and are problematic for use in clinical practice. Here, we developed an innovative method called volumetric (distal, partial and random) portal embolization (EPV), which preserves total liver volume.METHODS: Embolization was performed in the portal trunk of C57BL6 adult mice with polyester microspheres, to ensure a bilateral and distal distribution. The repartition of microspheres was studied by angiographic and histological analysis. Liver regeneration was evaluated by Ki67 labeling. Optimal conditions for EPV were determined and the resulting regeneration was compared with that following partial hepatectomy (70%). Labeled adult hepatocytes were then transplanted and engraftment was compared between embolized (n=19) and non embolized mice (n=8). Engraftment was assessed in vivo and histologically by tracking labeled cells at day 5. RESULTS: The best volumetric embolization conditions, which resulted in the regeneration of 5% of total liver, were 8x106 10µm microspheres infused with a 29 G needle directly into the portal trunk at 3.3ml/s. In these conditions, transplanted hepatocytes engraftment was significantly higher than in control conditions (3 vs 0.65%). CONCLUSIONS: EPV is a new, minimally invasive and efficient technique to prepare the host liver for cell transplantation.

La dystrophie Facio-Scapulo-Humérale est caractérisée par une faiblesse musculaire progressive et asymétrique. Elle affecte principalement les muscles faciaux, scapulaires et huméraux. L’association de plusieurs évènements épigénétiques à trois facteurs génétiques de la région subtélomérique du chromosome 4 résulte en un changement dans l’organisation chromatinienne la rendant permissive à l’expression aberrante des gènes de la région 4q35. Les myoblastes DFSH présentent des défauts de différenciation in vitro et des dérégulations dans des voies majeures comme celle de la réponse cellulaire au stress oxydant et de la différenciation myogénique. L’enjeu génétique et épigénétique complexe dans la DFSH et les limitations de la thérapie cellulaire dans son contexte laissent la DFSH jusque-là incurable. Toutefois les avancées dans les thérapies cellulaires et génétiques des myopathies ouvrent des horizons pour de futures applications dans le cadre de la DFSH.Le travail de thèse s’articule autour de trois thématiques. Premièrement, nous démontrons la faisabilité de la correction phénotypique et fonctionnelle des myotubes DFSH in vitro par la fusion de 50% de myoblastes normaux avec des myoblastes DFSH. Ensuite, nous évaluons deux approches d’édition génomique. Dans la première approche, nous ciblons le site de rattachement du chromosome 4 à la matrice nucléaire, FR-MAR avec la protéine CTCF à l’aide du système CRISPR/dCas9 en vue du rétablissement de l’organisation chromatinienne et de la fonction isolatrice de FR-MAR. Dans la deuxième, nous échangeons par translocation les régions homologues 4q35 et 10q26 dans le but de corriger les myoblastes DFSH comme les trois facteurs génétiques du locus 4q35 ne sont pathogéniques que sur un fond génétique lié au chromosome 4. Finalement, nous étudions le rôle du stress oxydant dans la DFSH. / Facio-Scapulo-Humeral dystrophy is characterized by progressive and asymmetrical muscle weakness. It mainly affects the facial, scapular and humeral muscles. The association of several epigenetic events with three genetic factors of the subtelomeric region of chromosome 4 results in a chromatin organization modification making it permissive to the aberrant expression of genes in the 4q35 region. FSHD myoblasts exhibit differentiation defects in vitro and dysregulations in major pathways such as the cellular response to oxidative stress and myogenic differentiation. The limitations of cell therapy and the complex genetic and epigenetic interplay in FSHD leave it, till now, incurable. However advances in cellular and genetic therapies of myopathies open up new horizons for future applications in the FSHD context. The thesis work is structured around three themes. First, we demonstrate the feasibility of phenotypic and functional correction of FSHD myotubes in vitro by fusing 50% of normal myoblasts with FSHD myoblasts. Next, we evaluate two genomic editing approaches. In the first one, we target the site of attachment of chromosome 4 to the nuclear matrix, FR-MAR with the CTCF protein using the CRISPR / dCas9 system for the purpose of restoring the chromatin organization and the insulating function of FR-MAR. In the second one, we exchange the homologous regions 4q35 and 10q26 by translocation in order to correct the FSHD myoblasts as the three genetic factors of the 4q35 locus are pathogenic only on a genetic background linked to chromosome 4. Finally, we study the role of the oxidative stress in the FSHD.