Notre équipe s’intéresse à la différenciation des cellules souches hématopoïétiques (CSH) vers la lignée des lymphocytes T. Contrairement aux autres lignées sanguines, qui se développent dans la MO, les progéniteurs des lymphocytes T doivent terminer leur différenciation dans le thymus. Ma thèse a un double objectif: 1) caractériser les progéniteurs candidats à la reconstitution T pour établir leur contribution à celle-ci et 2) identifier les stades initiaux de la reconstitution T. Nous avons mis en évidence que seul le progéniteur multipotent au stade 3 (MPP3 : Lin- Sca1+ c-Kit+ VCAM1- Flt3+) et le progéniteur commun lymphoïde (CLP : Lin- Sca1lo c-Kitlo IL7Ra+ Flt3-) circulent dans le sang. De plus, nos résultats montrent que les gènes impliqués dans l’engagement T et dans la migration thymique sont uniquement exprimées par la population MPP3 circulante. Cette population est la plus compétente pour générer des précurseurs T (pré-T). Au contraire, les CLPs sont plus efficaces pour la production de différents types de cellules B de la rate. Par la suite, mon projet a consisté à déterminer la proportion de progéniteurs contribuant à la reconstitution T. En effet, le thymus peut être colonisé par différents progéniteurs (LMPP, Lymphoid-primed Multipotent Progenitors, et CLP), mais leur contribution dans la différenciation T reste inconnue et est sujet à controverse. Nous avons utilisé une stratégie innovante pour suivre les progéniteurs avec une séquence d’ADN ou Code Barre (CB) intégrée dans le génome par un vecteur viral. Les résultats préliminaires indiquent qu'une forte fréquence de CBs en provenance de la population LMPP est retrouvée dans le compartiment T thymique. Dans la dernière partie, nous nous sommes intéressés à élucider le premier stade de différenciation T dans le thymus et l’identité cellulaire et moléculaire des premiers migrants thymiques pour comprendre le délai de génération de ce compartiment. La population thymique la plus immature (TN1 : Lin- CD44+ CD25+) présente différentes sous-population selon l’expression de c-Kit et de CD24 chacune de ces différentes populations TN1 pourrait participer à cette reconstitution T. Leur analyse moléculaire montre deux lignées cellulaire selon l’expression de Pu1, dans les TN1 c-Kit+, et de Cd3e, dans la sous-population TN1e (CD24- c-Kit-). En parallèle, pour éclaircir le processus d’engagement des cellules T, ces sous-populations de TN1 ont été étudiées dans différentes conditions de reconstitution : une reconstitution endogène suite à une irradiation sub-létale et une exogène après greffe de MO. Nos résultats permettent de préciser les caractéristiques, propres aux progéniteurs thymiques au stade TN1, qui leur confèrent des compétences à se différencier et à proliférer plus efficacement. Après irradiation ou greffe de MO, le compartiment TN1 est constitué de cellules à faible capacité proliférative. Le thymus en état de reconstitution génère tout d’abord des cellules présentatrice d’antigène (APC) puis les cellules T. Ces deux points suggèrent que les cellules à faible capacité proliférative seront plus aptes à générer des cellules APC plutôt que des cellules T. Il reste à déterminer quel environnement thymique permet le maintien des cellules à faible capacité proliférative, notamment, par rapport à l’expression de Delta-4, de l’IL7 et du ligand c-Kit. Cela va permettre l'identification de facteurs favorisant leur induction et leur expansion. Il nous semble aussi intéressant d’étudier la contribution de la population à faible capacité proliférative, TN1 CD24- c-Kit-, dans la différenciation T. / Within the hematopoietic system, hematopoietic stem cells (HSCs) are the only cells with the functional capacity to give rise to all blood lineages and to self-renew for life. These properties and the ability of HSCs to engraft conditioned recipients permitted to apply these cells in regenerative medicine. Like all blood lineages, T cells develop from bone marrow HSC. However, T lineage development requires many weeks, three separate anatomical sites (bone marrow, blood and thymus), many environments and the loss of multiple alternative lineage potentials. Many questions remain to be clarified during this process: do all progenitors have an intrinsic feature of T cell development ? How does this intrinsic potential express ? How the bloodstream contributes to the T cell development ? Which BM progenitor contributes to T cell reconstitution ? What are the characteristics of T cell reconstitution ? We have shown that only the multipotent progenitor in stage 3 (MPP3: Lin- Sca1+ c-Kit+ VCAM1- Flt3+) and a subset of the common lymphoid progenitor (CLP Flt3-: Lin- Sca1lo c-Kitlo IL7Ra+ Flt3-) circulate in the blood. Moreover, our results show that T cell engagement and thymic migration genes are modulated in the circulation, especially up-regulated in the MPP3 circulating subset. This population present a T cell intrinsic potential and is the most competent to generate precursors T (pre-T). On the contrary, CLPs subsets are more efficient for the production of different B cells. Lymphoid primed multipotent progenitor (LMPP, MPP Flt3+) and CLP subsets' respective contributions to the T cell pathway are still being hotly debated. Multiple progenitors in BM have been shown to possess T lineage potential when placed in the thymus. However, it is unlikely that all of them contribute physiologically to thymopoiesis. It was claimed that CLPs are the earliest lymphoid committed progenitor from which B and T lineage cells arise. However, the concept that the CLP is the progenitor population through which all T lymphocytes are derived has been challenged. More specifically, which BM progenitor contribute to the T cell reconstitution ? In order to answer this question, we used an innovative strategy to follow the progenitors with a DNA sequence or Barcode (BC) integrated into the genome by a viral vector. Preliminary results indicate that a high frequency of BCs from the LMPP population is found in the T cell lineage. Finally, we characterized the first stage of T cell differentiation in the thymus by a cellular and molecular asses. We show that the most immature thymic population (TN1: Lin- CD44+ CD25+), at the molecular level, contain two separate lineages, detected by Pu1 (TN1a and b) or CD3e (TN1e) gene expression. In order to clarify the process of T-cell involvement, these TN1 subsets have been studied under different reconstitution conditions: endogenous reconstruction following sub-lethal irradiation and exogenous after bone marrow (BM) graft. In these conditions, the TN1 compartment presents cells with low proliferative capacity and that antigen presenting cells (APC) are the first mature population and thus T cells are generated in second place. These two points suggest that cells with low proliferative capacity will be more apt to generate APC cells rather than T cells. It remains to be determined which thymic environment permits the maintenance of cells with a low proliferative capacity, in particular, with respect to the expression of Delta-4, IL7 and the c-Kit ligand. This will allow the identification of factors favoring their induction and their expansion. It also seems interesting to study the contribution of the population with low proliferative capacity, TN1 CD24- c-Kit-, in the T cell differentiation.

L’hématopoïèse est le processus physiologique qui permet le développement de l’ensemble des cellules sanguines matures, leur renouvellement et leur homéostasie tout au long de la vie. L’hématopoïèse est généralement décrite de façon hiérarchique avec, au sommet, les cellules souches hématopoïétiques qui s’autorenouvellent et se différencient en progéniteurs puis en cellules matures. La voie de signalisation NOTCH canonique, contrôle l’activité du facteur de transcription RBPJ. Elle joue un rôle dans le développement des lymphocytes T et la spécification de la différenciation des cellules souches hématopoïétiques normales vers la lignée mégacaryocytaire. Les protéines de la famille OTT1 (OTT1, OTT3 et SHARP) s’expriment de façon ubiquitaire et sont impliquées dans le contrôle de l’activité de RBPJ. Les modalités de régulation de ces activités et l’intégration de signaux provenant d’autres voies de signalisation sont mal caractérisées. L’utilisation d’un modèle de différenciation in vitro de cellules souches hématopoïétiques sur des cellules stromales (OP9) exprimant le ligand NOTCH Delta-like 1 (DL1) ainsi que l’utilisation de modèles murins, nous a permis de montrer un lien entre la voie NOTCH et la voie PI3K/AKT dans le développement mégacaryocytaire. Nos résultats indiquent que la différenciation mégacaryocytaire peut être engagée à partir de progéniteurs myéloïdes engagés dépendant principalement de la voie PI3K/AKT, mais également directement à partir de cellules souches hématopoïétiques pour lesquelles une activation de la voie PI3K/AKT conduit à une synergie avec la voie NOTCH, mais n’est pas essentielle à la spécification mégacaryocytaire. D’autre part, pour comprendre le mécanisme de régulation de la protéine OTT1, j’ai recherché ses partenaires protéiques par crible double hybride chez la levure, et identifié des interactions avec, entre autres, des protéines à activité tyrosine kinase de la famille SRC (dont LYN) et SHARP. La spécificité d’interaction entre OTT1 et LYN a été validée dans un modèle de surexpression ainsi que dans une lignée modélisant la leucémie aigüe mégacaryocytaire. Dans nos modèles, l’interaction avec LYN conduit à la phosphorylation d’OTT1. Les analyses fonctionnelles préliminaires n’ont pas permis à ce jour de mettre en évidence un rôle essentiel de cette interaction dans le développement mégacaryocytaire. / Hematopoiesis is generally described as a hierarchical system, with at the top hematopoietic stem cells which self-renew and differentiate in progenitors, then in mature cells. Canonical Notch signaling controls RBPJ transcriptional activity. It plays a role in T lymphocyte development and stem cell fate. OTT1 family proteins (OTT1, OTT3 and SHARP) are expressed ubiquitously and are implied in control of RBPJ activity. The regulation of these activities and signal integration are all not well characterised. The use of an in vitro model of differentiation for hematopoietic stem cells on OP9 stroma cells expressing the NOTCH Delta-like-1 (DL1) ligand and the use of murine models, allowed us to show a link between NOTCH and PI3K/AKT in megakaryocytic development. Our results indicate that megakaryocytic differentiation can be engaged from myeloid progenitors depending mostly on the PI3K pathway but also from hematopoietic stem cells for which, an activation of PI3K/AKT lead to a synergy with NOTCH, but is not essential for megakaryocytic specification. On the other hand, to understand OTT1’s mechanisms of regulation, I looked for proteic binding partners by the double hybrid screen technique. Among the candidates I identified SHARP and SRC family kinases as LYN. The specific interaction between OTT1 and LYN was validated in a overexpression model and in a cell line modeling acute megakaryoblastic leukemia. In our models, the interaction with LYN lead to the phosphorylation of OTT1. However, the first analysis did not point out an essential role of this interaction in megakaryocytic development.

La voie de signalisation activée par la protéine Sonic Hedgehog (Shh) est connue pour son rôle majeur au cours de l’embryogenèse et en particulier dans la prolifération et la spécification cellulaire ou encore le guidage axonal au cours de l’établissement des structures du système nerveux. Depuis quelques années, ce morphogène a aussi été identifié comme un régulateur important de plusieurs processus physiologiques du cerveau adulte comme le maintien de la neurogenèse ou la régulation de l’activité électrique de certains neurones (Traiffort et al., 2010). La suractivation de la voie Shh dans un cerveau sain entraine une augmentation significative de la prolifération des cellules progénitrices des oligodendrocytes (OPCs), la source des oligodendrocytes matures, les cellules responsables de la formation des gaines de myéline (Loulier et al., 2006). Au cours de ma thèse, j’ai étudié le potentiel que représente l’activation de la voie Shh dans la régulation de ces progéniteurs dans un contexte de démyélinisation. Pour cela, j’ai utilisé une souris transgénique plp-GFP, chez laquelle la protéine fluorescente verte est exprimée par les cellules du lignage oligodendrocytaire. Après avoir caractérisé le profil d’expression de la GFP dans le cerveau mature de ces souris, j’ai mis au point un modèle de démyélinisation focale par injection stéréotaxique d’un détergent spécifique de la myéline, la lysolécithine (LPC). J’ai identifié les cellules du lignage oligodendrocytaire comme source directe de protéines Shh au sein de la lésion à un temps très précoce après l’injection de LPC. Les gènes cibles de la voie Shh sont aussi fortement induits dans cette population cellulaire à une période plus tardive, correspondant à la différenciation des OPCs en cellules matures. L’utilisation d’adénovirus codant soit pour Shh lui-même soit pour son antagoniste physiologique Hip, m’a permis de réaliser des expériences de gain et de perte de fonction et ainsi d’analyser comment la modulation de la voie Shh peut influencer sur le processus de régénération des oligodendrocytes suite à une lésion. La surexpression de Shh permet d’augmenter la prolifération des OPCs mais aussi d’accélérer leur différenciation, aboutissant à un nombre plus élevé d’oligodendrocytes matures plus précocement au cours du processus de remyélinisation. De plus, il est intéressant de constater que la densité des cellules astrocytaires et microgliales, notamment associées au processus inflammatoire, diminue dans la lésion chez les animaux ayant reçu l’adénovirus Shh comparés au animaux contrôles. A l’inverse, le blocage de la voie induit l’arrêt complet de la production de nouveaux oligodendrocytes. Au-delà de l’amélioration de notre compréhension de la physiologie et de la régulation du lignage oligodendrocytaire dans le cerveau adulte, l’ensemble de ce travail montre de quelle manière la voie Shh peut représenter une nouvelle piste dans la recherche de cibles thérapeutiques dans les affections de la myéline telles que la sclérose en plaques. / The Sonic Hedgehog (Shh) signaling pathway is known for its role during embryogenesis and in particular for controlling cell proliferation and specification, as well as axon guidance. In recent years, this morphogen has also been identified as an important regulator of several physiological processes in the adult brain such as the maintenance of neurogenesis or the regulation of the electrophysiological propreties of mature neurons (Traiffort et al., 2010). Overactivation of the Shh pathway in a healthy brain causes a significant increase in the proliferation of oligodendrocyte progenitor cells (OPCs), the source of mature oligodendrocytes, the cells responsible for the formation of myelin sheaths (Loulier et al., 2006).In my thesis, I studied the effects of the Shh pathway activation on OPC regulation in the context of demyelination. To that purpose, I used a plp-GFP transgenic mouse, in which the green fluorescent protein (GFP) is expressed by cells belonging to the oligodendrocyte lineage. After characterization of the expression pattern of GFP in the mature brain of these mice, I developed a model of focal demyelination by stereotaxic injection of lysolecithin (LPC). I identified the oligodendrocyte lineage cells as a source of Shh protein within the lesion, soon after the LPC injection. Target genes of the Shh pathway are also strongly induced in this cell population, at a time corresponding to the differentiation of OPCs into mature cells. The use of adenoviral vectors encoding either Shh itself or its physiological antagonist Hip allowed me to conduct gain- and loss-of-function experiments. This way I could analyze how the modulation of Shh pathway may influence the regeneration ofoligodendrocytes after injury. Shh overexpression increases the survival and proliferation of OPCs but also accelerates their differentiation, resulting in a higher number of mature oligodendrocytes earlier during the remyelination process. In addition, the density of astrocytes and microglia, associated with the inflammatory process, is decreased in animalsreceiving the Shh adenoviral vector compared to control animals. Altogether these effects are associated with a reduction of the lesion. Conversely, blocking the pathway induced a complete arrest of new oligodendrocyte production. Besides the fundamental knowledge gained about the molecular mechanism involved in the oligodendroglial precursor cells survival, proliferation, differentiation and myelin repair in vivo, this project should also give valuable insights concerning the potential use of pharmacological modulators of Shh signaling as a novel therapeutic approach for the treatment of multiple sclerosis and other myelin diseases.

L’augmentation de la moyenne de vie a modifié le spectre des maladies cardiaques vers l'insuffisance cardiaque, un désordre progressif incurable, marqué par une perte massive de cardiomyocytes. En raison de la rareté des donneurs, la transplantation cardiaque, devient de plus en plus difficile. En 2003, la découverte des cellules souches cardiaques humaines (hCSC) pouvant supporter la réparation du myocarde après un infarctus a soulevé l’espoir d’approches thérapeutiques plus prometteuses. La transplantation des cellules autologues (issues du patient) a montré une efficacité limitée en raison de la mauvaise qualité des cellules après infarctus. De ce fait, l’utilisation des CPC allogéniques provenant de donneurs sains semble aujourd’hui le choix le plus réaliste et représente un potentiel produit thérapeutique abordable et disponible pour tous. Cependant les cellules allogéniques soulèvent des problèmes immunologiques importants qu’il faut résoudre avant leur utilisation clinique. Concernant la réponse immune innée, nos résultats indiquent que les hCPC allogéniques ont une susceptibilité modeste à la lyse NK et pourraient même être protégées contre cette lyse en contexte inflammatoire. Contrairement à la réponse immunitaire innée favorable contre les hCPC allogéniques, la présence des alloanticorps anti-HLA peut être néfaste. Nos résultats ont montré que les DSA-HLA I spécifiques de l’haplotype des hCPC peuvent induire leur lyse par CDC et ADCC et cette lyse est fortement augmentée par les conditions inflammatoires. L’ensemble de ces résultats indique que les hCPC allogéniques sont des cellules à faible risque immunologique en ce qui concerne la réponse immune innée, par contre une élimination rapide par CDC ou tardive par ADCC des hCPC pourrait se produire chez les patients ayant des DSA-HLA I spécifiques de l’allèle(s) exprimé(s) par les hCPC incitant ainsi le dépistage des DSA-HLA avant l’infusion thérapeutique des hCPC. / The increase in average life changed the spectrum of heart disease to heart failure, a progressive incurable disorder, characterized by a massive loss of cardiomyocytes. Due to the scarcity of donors, cardiac transplantation, only effective treatment known to date is becoming increasingly difficult. In 2003, the discovery of human cardiac stem cells (HCS/PC) can support the repair of the myocardium after myocardial raised hopes of promising therapeutic approaches. Transplantation of autologous (from the patient) showed limited efficiency because of the poor quality of the cells after infarction. Therefore, the use of stem / progenitor heart (CPC) from allogeneic healthy donors seems today the most realistic choiceand represents a potential therapeutic product available to all. However allogeneic cells raise significant immunological problems that must be resolved before clinical use. Regarding the innate immune response, our results indicate that allogeneic HCPC have a modest susceptibility to NK lysis and could even be protected against this lysis in the inflammatory context. In addition, allogeneic HCPC seem able to inhibit the activity of NK cells. Unlike the favorable innate immune response against the allogeneic HCPC, the presence of anti-HLA alloantibodies can be harmful. Our results showed that the DSA-specific HLA class I haplotype of the HCPC can induce their lysis by CDC and ADCC and this lysis is greatly increased by inflammatory conditions. However, the DSA-specific HLA II do not induce HCPC lysis. All these results indicate that allogeneic HCPC are cells with low immunological risk regarding the innate immune response. On the contrary, rapid elimination by CDC or ADCC of HCPC may occurs in patients with DSA- HLA class I specific allele (s) expressed by the HCPC thus prompting the screening of HLA-DSA prior to therapeutic infusion of HCPC.

Le cytosquelette d'actine est une structure dynamique capitale pour la cellule, qui intervient dans les processus de signalisation et génère des forces mécaniques pour compléter des fonctions aussi diverses que l'adhésion, la migration, la division ou la différenciation. Les protéines qui régulent cette structure sont capables de moduler ces fonctions. J'ai identifié une nouvelle famille de protéines régulatrices de l'actine, les protéines Refilines (RefilineA et RefilineB), dont l'expression est corrélée avec l'engagement des cellules dans des programmes de différenciation. La RefilineA est induite lors de la différenciation des cellules précurseurs neurales multipotentes en cellules progénitrices gliales. La RefilineB est stabilisée dans les cellules épithéliales lors de la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) induite par le TGF-β. Dans ces cellules, les Refilines agissent en se complexant à la FilamineA, une protéine qui se lie aux filaments d'actine et forme le maillage. Des syndromes génétiques de mutations sur le gène de la FilamineA entrainent d'importants défauts développementaux, cependant la fonction précise de la protéine reste à ce jour obscure. Le complexe Refiline/FilamineA induit la formation de câbles d'actine et génère également une nouvelle structure d'actine périnucléaire appelée coiffe d'actine (" actin cap ") ou " ligne TAN" qui s'ancre à l'enveloppe nucléaire pour réguler les mouvements et la morphologie du noyau. Les Refilines sont les seules protéines identifiées à ce jour capables de catalyser la formation de structures périnucléaires d'actine. Ces résultats ouvrent donc de nouvelles perspectives pour appréhender les fonctions de la FilamineA ainsi que la biologie et les fonctions des structures périnucléaires d'actine.

L'Osteoprotégérine est une cytokine soluble qui joue un rôle clé dans le métabolisme osseux et est impliquée dans la réponse immunitaire et l'hématopoïèse. Elle est associée à la dysfonction endothéliale et semble intervenir dans l'angiogenèse. Cette cytokine constituerait en fait, un trait d'union entre le tissu osseux et vasculaire. Son rôle dans la formation de la matrice osseuse est aujourd'hui bien élucidé mais son implication dans la vascularisation reste à établir. L'OPG est rapidement libérée par l'endothélium dans des conditions inflammatoires et est donc en mesure d'intervenir dans le processus de revascularisation initié par les cellules progénitrices endothéliales (PECs). Au cours de cette étude, nous avons tenté de comprendre le rôle joué par cette cytokines dans la néovascularisation induite in vitro, par une sous population de PECs appelées ECFCs (endothelial colony-forming cells), et sur la formation des néovaisseaux in vivo.Nous avons montré qu'elle agit sur la " souchitude " des cellules CD34+, potentialise les propriétés proangiogènes des ECFCs in vitro, et participe au processus angiogénique in vivo. L'OPG agit sur les ECFCs via le syndécanne-1, inhibe leur adhésion à la matrice extracellulaire, favorise leur migration et leur tubulogenèse via la voie SDF-1/CXCR4, et potentialise leur adhésion à l'endothélium activé. Les effets observés sont corrélés à la libération du SDF-1, une activation des voies de signalisation ERK1/2, Akt et mTOR et à une activation de l'intégrine αVβ3. Par ailleurs, nous avons montré que l'OPG potentialise l'effet proangiogène du FGF-2 in vivo. Elle participe également au développement tumoral et à la dissémination des métastases, probablement via l'inhibition de l'apoptose des cellules tumorales, mais aussi par la promotion de l'angiogenèse tumorale.

Les maladies cardiovasculaires sont l’une des principale causes de mortalité dans le monde, engendrant le décès de plus de 17 millions de personnes par an. Ce chiffre éloquent augmentera jusqu’à atteindre selon l’OMS 23,4 millions de décès en 2030. Ces maladies sont associées à un rétrécissement de la lumière des vaisseaux sanguins qui peut entrainer une occlusion partielle ou complète du vaisseau. Le traitement le plus souvent utilisé est un traitement chirurgical visant à créer un pont qui va contourner la section obstruée, ou une section lésée.Actuellement, les conduits les plus utilisés pour les greffes sont les vaisseaux autologues, à savoir la veine saphène ou l’artère thoracique interne. Seulement, ces substituts ne peuvent être utilisés en remplacement que s’ils sont sains. L’alternative aux vaisseaux autologue est l’utilisation de substituts synthétiques. Due à un certain manque de biocompatibilité de ces greffons synthétiques, après quelques années seulement, un phénomène de thrombose s’installe, en cause ; l’absence de cellules endothéliales (CEs) qui recouvrent l’intérieur du substitut.Le point clé réside ici dans la fabrication d’un matériau capable de fournir au CEs un environnement favorable à leur adhésion et leur prolifération pour permettre la génération d’un endothélium à l’intérieur d’un substitut synthétique. In vivo, les cellules capables de coloniser de tels matériaux sont les cellules progénitrices endothéliales, ces cellules sont capables de se différencier en cellules endothéliales matures et possèdent une capacité de prolifération supérieure aux cellules matures. Elles sont capables de réparer les vaisseaux et pourront donc être ciblées afin d’être recrutées in situ et ainsi endothélialiser le biomatériau.C’est dans ce contexte que nous avons choisi de modifier de façon chimique la surface d’un matériau model, un film de PET avec quatre principes actifs innovants sélectionnés pour leur capacité à induire l’adhésion des cellules ou leur différentiation pour permettre la régénération d’un endothélium à la surface du matériau.Ce projet a permis dans un premier temps de mettre au point un protocole pour greffer des principes actifs de façon covalente avec une densité reproductible et de façon microstructurée en utilisant la photolithographie. Ici, les peptides GRGDS et GHM ont été greffés pour améliorer l’adhésion des cellules, le dernier étant spécifique aux cellules endothéliales progénitrices. Le peptide SFLLRN et la sitagliptine ont été greffés pour induire ou accélérer la différenciation des EPCs en CEs matures. Toutes les surfaces ont été caractérisées pour valider le greffage covalent et connaitre la densité de molécules bioactives greffée.D’autre part avec une caractérisation approfondie des EPCs issues du sang de cordon ombilical, certains gènes caractéristiques des cellules souches et endothéliales ont été suivis par immunofluorescence et RT-qPCR pour déterminer leur état de différenciation. Ce travail n’aura été possible qu’après avoir déterminé quels gènes de références nous pouvions utiliser pour étudier le phénotype de trois types cellulaires à savoir, les cellules mononuclées CD34+, les EPCs et des CEs matures (extraites de la veine saphène). [...] En conclusion générale, ce projet prouve que la modification de surfaces des substituts avec des molécules bioactives est indispensable pour rendre le matériau attractif et pour régénérer un endothélium à la surface de celui-ci. Ce travail nous a aidé souligner l’importance de comprendre le comportement des EPCs et leur cinétique de différenciation pour leur utilisation en ingénierie vasculaire. / Cardiovascular disease is one of the leading causes of death in the world, killing more than 17 million people a year. This eloquent figure will increase to 23.4 million deaths in 2030, according to the WHO. These diseases are associated with a narrowing of the lumen of the blood vessels that may cause partial or complete occlusion of the vessel. The treatment most often used is a surgical treatment designed to create a bridge that will bypass the obstructed section or an injured section.Currently, the most used conduits for transplants are autologous vessels, namely the saphenous vein or the internal thoracic artery. Only these substitutes can only be used as a replacement if they are healthy. The alternative to autologous vessels is the use of synthetic substitutes. Due to a certain lack of biocompatibility of these synthetic grafts, after only a few years, a phenomenon of thrombosis sets in; the absence of endothelial cells (ECs) that cover the interior of the substitute.The key point here lies in the manufacture of a material capable of providing the ECs with a favorable environment for their adhesion and proliferation to allow the generation of an endothelium within a synthetic substitute. In vivo, cells capable of colonizing such materials are endothelial progenitor cells, these cells are capable of differentiating into mature endothelial cells and possess a higher proliferation capacity than mature cells. They are able to repair the vessels and can, therefore, be targeted to be recruited in situ and thus endothelialize the biomaterial.It is in this context that we have chosen to chemically modify the surface of a model material, a PET film with four innovative active ingredients selected for their ability to induce cell adhesion or differentiation to allow regeneration. an endothelium on the surface of the material.This project has initially made it possible to develop a protocol for grafting active ingredients covalently with a reproducible density and in a microstructured manner using photolithography. Here, the GRGDS and GHM peptides were grafted to enhance cell adhesion, the latter being specific to endothelial progenitor cells. The SFLLRN peptide and sitagliptin have been grafted to induce or accelerate the differentiation of EPCs into mature ECs. All surfaces have been characterized to validate covalent grafting and to know the density of grafted bioactive molecules.On the other hand, with a thorough characterization of EPCs from umbilical cord blood, some characteristic genes of stem and endothelial cells were followed by immunofluorescence and RT-qPCR to determine their state of differentiation. This work will have been possible only after determining which reference genes we could use to study the phenotype of three cell types namely, CD34 + mononuclear cells, EPCs and mature ECs (saphenous vein extract). [...] As a general conclusion, this project proves that surface modification of substitutes with bioactive molecules is essential to make the material attractive and to regenerate an endothelium on the surface of it. This work has helped us emphasize the importance of understanding the behavior of EPCs and their kinetics of differentiation for their use in vascular engineering.

L’Osteoprotégérine est une cytokine soluble qui joue un rôle clé dans le métabolisme osseux et est impliquée dans la réponse immunitaire et l’hématopoïèse. Elle est associée à la dysfonction endothéliale et semble intervenir dans l’angiogenèse. Cette cytokine constituerait en fait, un trait d’union entre le tissu osseux et vasculaire. Son rôle dans la formation de la matrice osseuse est aujourd’hui bien élucidé mais son implication dans la vascularisation reste à établir. L’OPG est rapidement libérée par l’endothélium dans des conditions inflammatoires et est donc en mesure d’intervenir dans le processus de revascularisation initié par les cellules progénitrices endothéliales (PECs). Au cours de cette étude, nous avons tenté de comprendre le rôle joué par cette cytokines dans la néovascularisation induite in vitro, par une sous population de PECs appelées ECFCs (endothelial colony-forming cells), et sur la formation des néovaisseaux in vivo.Nous avons montré qu’elle agit sur la « souchitude » des cellules CD34+, potentialise les propriétés proangiogènes des ECFCs in vitro, et participe au processus angiogénique in vivo. L’OPG agit sur les ECFCs via le syndécanne-1, inhibe leur adhésion à la matrice extracellulaire, favorise leur migration et leur tubulogenèse via la voie SDF-1/CXCR4, et potentialise leur adhésion à l'endothélium activé. Les effets observés sont corrélés à la libération du SDF-1, une activation des voies de signalisation ERK1/2, Akt et mTOR et à une activation de l’intégrine αVβ3. Par ailleurs, nous avons montré que l'OPG potentialise l’effet proangiogène du FGF-2 in vivo. Elle participe également au développement tumoral et à la dissémination des métastases, probablement via l'inhibition de l'apoptose des cellules tumorales, mais aussi par la promotion de l'angiogenèse tumorale. / Osteoprotegerin is a key regulator of bone metabolism involved in the immune response, hematopoiesis, and endothelial dysfunction. It seems to be implicated in angiogenesis and may represent a link between bone and vascular system. Although its role in bone is well recognized, its involvement in vasculature remains to be established. In inflammatory conditions, OPG is constitutively released by endothelial cells and smooth muscle cells, and therefore is able to participate in blood vessels formation induced by endothelial progenitor cells (EPCs). In this study we attempted to determine, in vitro the precise role of OPG in angiogenesis process induced by a subpopulation of EPCs called “endothelial colony-forming cells” (ECFCs), and on neovessel formation in vivo.We found that OPG causes phenotype changes of ECFCs via the activation of different molecular pathways targeting cell clonogenicity, differentiation, proliferation, migration and adhesion. Our results suggest that OPG may interact with ECFCs through its binding to syndecan-1, to induce an anti-adhesive effect and thereby promoting ECFCs migration through a SDF-1/CXCR4 dependant pathway and the ERK1/2, Akt and the mTOR pathways activation. OPG can intervene on the autocrine effect of ECFCs by inducing their adhesion to activated endothelium and their tubulogenesis, and potentiate their paracrine effects by inducing SDF-1 release. Alternatively, it can promote ECFCs survival, probably, in a αVβ3 integrin-dependent manner. In vivo, OPG potentiates FGF-2 proangiogenic effects and may participate in tumour growth, invasion and metastasis, possibly through inhibition of tumour cell apoptosis but also by promoting tumour angiogenesis.

L’identification de signaux impliqués dans la formation des cellules endocrines pancréatiques permettra d’apporter de nouvelles connaissances sur les mécanismes régissant la différenciation des cellules endocrines et de nouvelles applications dans le domaine de la génération de cellules sécrétrices d’insuline afin de traiter des patients atteints de diabète. C’est dans ce contexte que nous avons étudié l’expression et la fonction du récepteur membranaire Glial cell line derived neurotrophic factor Family Receptor α 3 (Gfrα3) et de son ligand Artemin au cours du développement du pancréas et dans le pancréas adulte chez la souris. Des techniques de PCR quantitatives, d’hybridations in situ et d’immunofluorescences nous ont permis de caractériser l’expression de Gfrα3, d’Artn mais aussi d’autres ligands et récepteurs de cette famille. Nous avons aussi utilisé un modèle de souris perte de fonction et générer un modèle de souris transgénique sur exprimant Artn dans le pancréas afin d’étudier la fonction de la voie de signalisation Artn/Gfrα3 dans le pancréas. Nous avons ainsi découvert que le récepteur Gfrα3 est exprimé au cours du développement du pancréas par les progéniteurs endocrines, les cellules insulines-positives et glucagon-positives ainsi que les cellules embryonnaires neuronales. Au stade adulte, Gfrα3 n’est pas exprimé par les cellules à insuline et est exprimé par quelques cellules à glucagon. A ce stade, son expression est aussi observée au niveau des cellules gliales, ainsi que des neurones du système nerveux sympathique et parasympathique. Les différentes expériences de perte et de gain de fonction réalisées afin de comprendre le rôle pancréatique de Gfrα3, ont révélé que ce récepteur n’est pas essentiel à la différenciation et au maintien des cellules endocrines, ni à la formation et au maintien de l’innervation endocrine. En conclusion, nous avons découvert et caractérisé un nouveau marqueur de surface exprimé dans les cellules endocrines pancréatiques en développement. Cette caractéristique pourrait s’avérer utile pour purifier par cytométrie en flux et étudier des sous populations cellulaires générées au cours des protocoles de différentiation in vitro visant à générer de nouvelles cellules sécrétrices d’insuline pour une thérapie cellulaire du diabète. / The generation of therapeutic ß-cell from human embryonic stem cells relies on the identification of growth factors that faithfully mimic pancreatic ß-cell development in vitro. In this context, the aim of the study was to determine the expression and function of a novel endocrine progenitor surface marker, the Glial cell line derived neurotrophic factor receptor α3 (Gfrα3) and its ligand Artemin in islet cell development and function.RT-PCR, In situ hybridization and immunochemistry were used to characterize the expression of Gfra3 and Artn mRNAs and proteins as well as of other members of the GDNF receptor and ligand family. We used Gfra3-deficient mice to study Gfrα3 function and generated a transgenic mice over expressing Artn in the embryonic pancreas to study Artn function. We found that Gfrα3 is expressed at the surface of a subset of Ngn3-positive endocrine progenitors as well as of embryonic α- and ß-cells, while Artn is found in the pancreatic mesenchyme. Adult ß-cell lack Gfrα3, but rare ß cell express the receptor. Gfrα3 is also found in parasympathetic and sympathetic intra islets neurons as well as in glial cell in the embryonic and adult pancreas. The loss of Gfrα3 or overexpression of Artn has no impact on Ngn3-and islet cell formation and maintenance in the embryo. Islet organisation and innervation as well as glucose homeostasis is normal in Gfrα3-deficient mice. Our data show that Gfrα3 is dispensable for islet cell differentiation and innervation suggesting functional redundancy. Gfrα3 could be instrumental as a surface marker for antibody–mediated sorting and characterization of relevant cell population during islet cell differentiation.

Le retard de cicatrisation (RETCIC) est un problème clinique majeur, touchant les gens âgés, les diabétiques, drépanocytaires (DR), ou traités par les glucocorticoides (GC). Nous avons abordé les mécanismes des ulcères DR dans un modèle transgénique ayant un gène beta globine humain muté (SAD). Les souris SAD âgées ont un RETCIC corrélé au degré d'anémie et d'hemolyse, comme dans la DR humaine ; le RETCIC est lié à l'altération de l'angiogenèse cutanée et un faible recrutement de cellules endothéliales progénitrices (EPC) depuis la moelle. La sécrétion de CXCL12 dans la plaie par les kératinocytes et les cellules inflammatoires est diminuée. Fait notable, le traitement local de la plaie par des EPC ou du CXCL12 recombinant restaurent l'angiogenèse et une cicatrisation des souris SAD âgées. Nous avons ensuite abordé le rôle du récepteur minéralocorticoide dans la cicatrisation cutanée, et proposé ses antagonistes (MRA) pour améliorer le RETCIC en pathologie (traitement local GC, diabète murin); j'ai aussi participé à la démonstration de l'effet bénéfique des MRA sur l'atrophie épidermique GC-induite chez l'homme. A l'aide d'explants de peau murine et humaine, de plaies cutanées crées sur le dos de souris, et par l'analyse de la cicatrisation de biopsies chez le volontaire sain après traitement GC (étude post-hoc de l'essai SPIREPI), nous montrons que les MRA améliorent le RETCIC pathologique, et n'affectent pas la peau saine normale. Nous avons montré que l'effet bénéfique des MRA topiques implique une augmentation de la prolifération kératinocytaire et le canal sodium épithelial. Ces résultats montrent un rôle inédit et important du MR cutané dans la cicatrisation. / Impaired wound healing is a major unsolved clinical problem in aging, diabetes, sickle cell disease (SCD), glucocorticoid (GC) therapy or Cushing syndrome.First, we investigated the mechanisms underlying SCD ulcers, using SAD transgenic mouse model with mutated human beta globin. Old SAD mice displayed delayed healing correlated with the severity of anemia and hemolysis, as in human SCD, related to impaired cutaneous angiogenesis and poor endothelial progenitor cell (EPC) mobilization from the bone marrow. CXCL12 secretion by keratinocytes and inflammatory cells in SAD wounds was low. Noticeably, local wound therapy with EPCs or with recombinant CXCL12 restored wound angiogenesis and healing in old SAD mice.Second, we questioned the role of mineralocorticoid receptor (MR) in wound healing and proposed that MR blockade could improve reepithelialization in pathological situations (GC-treated skin, diabetic mouse models); I also participated to the demonstration that MR blockade limits GC-induced epidermal atrophy in human skin. We used skin explants from mouse and humans, full thickness skin wounds on the back of mice, and analyzed wound closure after skin biopsy in healthy volunteers pre-treated with GC, as a post-hoc study of the SPIREPI clinical trial. We found that MR blockers can rescue the pathological delayed wound healing while they did not modify wound closure in normal condition. We show that the improvement of GC-induced wound healing delay by MR blockade involves restoration of keratinocyte proliferation and down-regulation of the epithelial sodium channel. These results suggest an important and entirely novel role for MR in to improve delayed wound closure.