La protéine E4F1 a été identifiée comme une cible cellulaire de l'onco-protéine virale E1A au cours de l'infection par l'adénovirus de type V. Bien que très peu étudiée jusqu'à présent, les travaux du laboratoire d'accueil indiquent cependant qu'E4F1 est une protéine multifonctionnelle ayant à la fois un rôle de facteur de transcription mais fonctionnant également comme une E3 ligase vis-à-vis d'autres régulateurs transcriptionnels tels que les membres de la famille p53. E4F1 se situe au carrefour de plusieurs voies de signalisation fréquemment altérées au cours de la progression tumorale, notamment les voies impliquant les suppresseurs de tumeurs Rb et p53. In vivo, E4F1 est impliqué dans l'homéostasie des cellules souches à travers différents mécanismes encore non élucidés. L'objectif de mon projet de thèse est d'identifier et de caractériser les voies de signalisation impliquant E4F1 dans l'homéostasie des cellules souches. Pour répondre à cette question, j'utilise diverses techniques : Histologie, IHC,FACS, QPCR et des tests clonogénique sur des cellules issues des épidermes de souris E4F1 WT et KO. / E4F1 protein has been first identified in the 80's as a cellular target of the adenoviral oncoprotein E1A. E4F1 is an atypical multifunctional protein with two different activities. In fact, it can acts as a transcriptional factor thanks to its DNA binding domain and exhibits either positive or negative transcriptional activities depending on the promoter context. In addition to its transcriptional activities, E4F1 is also an atypical E3-ligase for other transcription factors, including the p53 tumor suppressor. A growing body of evidence suggests that the multifunctional protein E4F1 is involved in signaling pathways that play essential roles during normal development and tumorigenesis. Moreover, we have shown that skin defect is one of the most striking phenotype of E4F1 conditional knockout mice. E4F1 inactivation in the entire skin or in the basal compartment of the epidermis (K5 specific knockout mice) induces skin homeostasis defects, as evidenced by transient hyperplasia in the interfollicular epithelium and alteration of keratinocyte differentiation, followed by loss of cellularity in the epidermis and severe skin ulcerations. E4F1 depletion alters clonogenic activity of epidermal stem cells (ESCs) ex vivo and ends in exhaustion of the ESC pool in vivo, indicating that the lesions observed in the E4F1 mutant skin result, at least in part, from cell-autonomous alterations in ESC maintenance. The clonogenic potential of E4F1 KO ESCs is partially rescued by Bmi1 overexpression, or by Ink4a/Arf overexpression or p53 depletion. In additions, in vivo, skin phenotype of E4F1 KO mice is also delayed in animals with Ink4a/Arf and E4F1 compound gene deficiencies. Taking together, our data show the essential role of E4F1 protein into Bmi1-Arf-p53 pathway to regulate ESC-dependent skin homeostasis.

Les cellules souches embryonnaires (cellules ES) sont capables de se multiplier de façon autonome en l’absence de facteurs de croissance et de cytokines, un état appelé “état fondamental de pluripotence”. Le cycle cellulaire des cellules ES se caractérise : (i) par une expression élevée et uniforme de la cycline E et des complexes Cycline E-CDK2 au cours de la progression dans le cycle cellulaire et (ii) par une phase G1 très courte (1 heure) dont la traversée ne dépend ni des MAPK ni des points de contrôles régulés par la protéine du rétinoblastome (RB) et p53. Ces observations soulèvent la question de l’existence d’un lien de cause à effet entre ce phénomène de réplication autonome et la pluripotence. Mon projet de thèse se construit autour de trois axes qui montrent que : 1/ la phase G1 des cellules ES de souris est une phase de sensibilité accrue aux inducteurs de différenciation. 2/ la balance entre autorenouvellement et différenciation est perturbée, (i) quand l’expression de la cycline E est altérée, ou (ii) quand l’association de la cycline E avec la kinase CDK2 et le centrosome est bloquée. 3/ La signalisation par le LIF contrôle la formation et l’activation des complexes Cycline E/CDK2. Dans les cellules ES naïves Rex1+, l’allongement de la durée de la phase G1 induit par la privation de LIF précède, ou est concomitante, à la diminution de l’expression de marqueurs de pluripotence et à l’activation des marqueurs les plus précoces de la différenciation. Finalement, nous proposons un modèle dans lequel la signalisation par le LIF régule la transition G1/S et permet le maintien de l’autorenouvellement des cellules ES murines / Pluripotency can be captured and propagated in vitro from the epiblast of the pre-implantation blastocysts in the form of embryonic stem cells (ESCs). ESCs are capable of unlimited proliferation in an undifferentiated state while maintain the potential to differentiate into cells of all three germ layers in the embryo, including the germline. Two key features the ES cell mitotic cycle are (i) a vastly elevated and uniform expression of Cyclin E and Cyclin E/CDK2 complexes throughout the cell cycle and (ii) a short G1 phase characterized by the lack of RB- and p53-dependent checkpoints, and reduced dependency on MAPK signalling. During my PhD project, we explored whether and how the regulation of the cell cycle actively sustains self-renewal of mouse ESCs (mESCs). We demonstrated that: 1/ the G1 phase of mESCs is a phase of increased susceptibility to differentiation inducers. Thus shortening of G1 might shield undifferentiated cells from differentiation inducers and help ESCs to self-renew in the pluripotent state. 2/ Cyclin E opposes differentiation and supports self-renewal of mESCs by two independent mechanisms, one of which being independent of CDK2 activation. 3/ LIF signalling regulates Cyclin E/CDK2 kinase activity therefore accelerating the G1 to S phase transition. Finally, we propose a model in which LIF signalling stimulates the G1 to S phase transition to shield mESCs from undesired differentiation signals and help them to self-renew in the pluripotent state

Les chimiokines sont des protéines appartenant à la famille des cytokines. A l'origine, ces molécules ont été étudiées pour leur implication dans la régulation du trafic leucocytaire. Depuis une dizaine d'années, de nombreuses études ont cependant démontré que les chimiokines sont aussi impliquées dans les différentes étapes de la cancérogénèse : inhibition de l'immunité anti-tumorale, rôle de facteur de croissance des cellules tumorales, régulation de l'angiogénèse et particulièrement induction de la migration des métastases. En effet, les chimiokines sont capables de guider les cellules métastatiques de la tumeur primaire vers leur lieu d'implantation. Ce guidage passe par la liaison de la chimiokine à son récepteur, ce qui conduit à l'activation de différentes cascades signalétiques intracellulaires qui aboutiront in fine à la migration et le guidage des cellules le long du gradient de chimiokine, et ce jusqu'au lieu d'implantation où une tumeur secondaire pourra alors se former.C'est la compréhension du rôle des chimiokines dans la migration des métastases qui a conduit à l'étude de l'expression de leurs récepteurs dans le cancer. Après avoir étudié dans un premier temps les outils nécessaires à l'obtention de résultats fiables notamment en PCR quantitative, le profil d'expression de différents récepteurs aux chimiokines a été analysé chez des patients atteints d'un cancer colorectal. Les résultats montrent que seules les expressions des récepteurs CCR10 et CXCR4 diminuent chez les patients ayant développé des métastases. De plus cette baisse est corrélée à un mauvais pronostique. Cependant, des études in vitro démontrent que les lignées coliques métastatiques surexpriment ces récepteurs, et que la migration de celles-ci est sensible à un gradient de CCL27, le ligand du récepteur CCR10.Ces résultats a priori paradoxaux prennent tout leur sens lorsqu'on rapproche le concept métastatique du concept de cellule souche. Dans les deux cas, ces types cellulaires aux capacités phénotypiques communes (migration, survie, prolifération) peuvent donner une population cellulaire hétérogène. La mise au point d'une méthode permettant de faire passer les cellules tumorales (prolifératives) en cellules métastatiques (migratoires) et vice versa nous a conduit à un concept syncrétique dans lequel les notions de cellules tumorales, de métastases et de cellules souches se confondent. Dans celui-ci, les cellules tumorales, qu'elles soient ou non issues de cellules souches saines, sont capables de changer réversiblement de phénotype pour former des métastases (équivalent de la transition épithélio-mésenchymateuse). La notion de réversibilité est ici essentielle car elle permet d'expliquer comment une cellule métastatique, une fois implantée, peut s'activer et redonner une population cellulaire tumorale proliférative. Cela implique aussi que les métastases, capables de rester plusieurs mois en dormance, partagent les mêmes mécanismes que les cellules souches.Enfin, l'étude en parallèle de nouvelles voies de régulation de l'angiogénèse - qui fournit aux métastases le moyen de quitter la tumeur primaire - faisant intervenir le récepteur à la thrombine PAR1 d'une part et la chimiokine CXCL4, plus communément appelée PF4 d'autre part, pourrait aboutir à l'élaboration de nouvelles molécules à visée thérapeutique. / Chimiokines are proteins belonging to the cytokines' family. In the beginning, chemokines were studied for their implication in the leucocytic trafic regulation. Since ten years, many studies however show that chemokines are also implied in all of carcinogenesis steps: antitumor immunity inhibition, role of growth factor of tumoral cells, angiogenesis regulation and especially metastases migration induction. Indeed, chemokines are able to guide metastatic cells from the primary tumour towards their secondary site thanks to chemokine / chemokine receptors interactions which lead to metastases migration along a chemokine gradient until their secondary site. Then, metastases activation will lead to the development of a secondary tumour.It is the understanding of chemokines' role in metastases migration that led to the study of their receptors expression in cancer. After having initially studied the tools that were necessary to obtain reliable results in particular in quantitative PCR, expression profile of several chemokine receptors was established on patients developing a colorectal cancer. Results show that only CCR10 and CXCR4 expressions significantly decrease in patients who develop metastases. Moreover this decrease is correlated with poor prognostic. However, in vitro studies show that metastatic colon cell lines overexpress the both receptors, and that migration of those cells is sensitive to a CCL27 gradient, the CCR10 ligand.These paradoxical results may however be easily explained if the metastatic concept is compared to the stem cell one. In both cases, these cellular types share phenotypical properties (migration, survival, proliferation) and are able to give a heterogeneous cellular population. The development of a protocol that turns proliferative tumoral cells into migratory metastatic ones (and vice versa) led us to a syncretic concept in which tumoral cells, metastases and stem cells notions are merging. In this concept, tumoral cells (which result or not from healthy stem cells), are able to reversibly change their phenotype to form metastases (‘epithelial-mesenchymal transition' equivalent). Reversibility is actually an essential concept because it may explain how a metastatic cell, once established, can be activated again and become a proliferative tumoral cell. That also implies that metastases, able to remain several months in dormancy, share the same mechanisms as stem cells ones.Lastly, the study of new angiogenesis regulation pathways - which provides to metastases the means of leaving the primary tumour - involving on the one hand PAR1 thrombin receptor, and on the other hand chemokine CXCL4 (also called PF4), may lead to the development of new therapeutic molecules.

L’ostéoporose liée à l’âge se caractérise par une perte osseuse et une augmentation de l’adiposité médullaire tout en s’accompagnant d’un stress oxydant général. L’ostéoblaste et l’adipocyte ont un précurseur commun, la cellule souche mésenchymateuse (CSM), dont la capacité à se renouveler et à se différencier est influencée par le statut redox cellulaire. Le Strontium (Sr) est un élément possédant un effet antifracturaire significatif in vivo cependant, il n’affecte que peu les marqueurs d’activités des cellules osseuses différenciées. Partant de ce constat, nous avons émis l’hypothèse que les CSMs pouvaient être une cible cellulaire du Sr, et notamment que l’inhibition de leur différenciation adipocytaire pouvait diminuer la lipotoxicité médullaire néfaste à la survie des ostéoblastes au cours du vieillissement. Nous montrons chez des souris traitées 3 semaines au Sr une diminution de l’adiposité médullaire et une augmentation du volume osseux trabéculaire par rapport aux animaux témoins. Nos résultats démontrent que le Sr inhibe rapidement l’adipogenèse des cellules multipotentes mésenchymateuses (CMMs) C3H10T1/2 en réprimant PPARγ2 et l’accumulation des gouttelettes lipidiques de façon partiellement dépendante de la voie ERK. Ce mécanisme serait dépendant de son effet proliférateur puisque que nous observons qu’en présence de Sr plus la Cycline D1 est exprimée, plus PPARγ2 est réprimé. De plus, le Sr prévient la mise en place de processus impliqués dans le statut redox cellulaire et nécessaires à la maturation d’un adipocyte comme la biogenèse mitochondriale, l’accumulation de Rac1 (une sous unité régulatrice de l’activité de la Nadph oxydase) et l’augmentation de l’expression des enzymes antioxydantes. Nous montrons aussi que le Sr diminue la production d’espèces réactives de l’oxygène (ERO) de façon précoce ce qui pourrait expliquer son action anti-adipogénique. En effet, les ERO sont indispensables à l’engagement des CSMs vers l’adipogenèse et elles oxydent des lipides qui sont alors activateurs de PPARγ. L’ensemble de ces données nous montre que le Sr, en modifiant la production d’ERO intracellulaire, maintiendrait un statut redox favorable à la prolifération des CMMs et défavorable à leur différenciation adipocytaire. Ainsi la capacité antioxydante et antiadipogénique de futures molécules pourraient définir de nouvelles approches dans le traitement de l’ostéoporose / Age-related osteoporosis is associated with both an increased marrow adiposity while bone mass decreased and an increased oxidative stress. Mesenchymal stem cells (MSCs) differentiate into osteoblasts or adipocytes and their capacity of self-renewal and differentiation is influenced by cell redox status. Strontium (Sr) have an anti-fracture effect in vivo however, it doesn’t clearly modulate markers of mature bone cell activities. Starting from this observation, we hypothesized that MSCs could be a cellular target of Sr, and particularly the inhibition of their adipocyte differentiation could reduce the marrow lipotoxicity which is deleterious for the osteoblast survival during aging. Our study showed that Sr-treated mice presented a lower medullary adiposity and a higher trabecular bone volume as compared to control animals. It was demonstrated that Sr rapidly inhibited adipogenesis of multipotent mesenchymal cells (MMCs) C3H10T1/2 by repressing PPARγ2 and droplet lipid formation in a partially ERK-dependant pathway. This mechanism was linked to its proliferative effect since in presence of Sr the higher Cyclin D1 gene expression; the lower was that of PPARγ2. Moreover, Sr prevented the establishment of processes involved in the cell redox status and necessary for the adipocyte maturation such as mitochondrial biogenesis, Rac1 protein accumulation (a NADPH oxidase regulatory subunit) and increase of the antioxidant enzyme expression. Sr also induced intracellular reactive oxygen species (ROS) decrease that could explain its anti-adipogenic action. Indeed, ROS are essential for the CSM commitment toward adipogenesis and they oxidize lipids which could in turn activate PPAR. Taken together, these data showed that Sr by modulating the intracellular ROS production maintained a redox status supporting the MMCs proliferation and preventing adipocyte differentiation. Thus, the antioxidant and anti-adipogenic capacities of future molecules could define new therapeutic approaches for osteoporosis treatment

La recherche sur les cellules souches, enjeux d'une future médecine régénérative, est emblématique à la fois des opportunités liées au progrès scientifique et des nouvelles questions que ce progrès pose à la société. Recherche sur l'embryon humain, clonage thérapeutique, clonage reproductif sont autant de sujets au coeur d'une actualité brûlante.Quels sont les enjeux scientifiques, éthiques, économiques et juridiques de ces recherches ? En quête d’un équilibre entre le respect de la dignité de l'être humain et la liberté de la recherche, malgré la disparité des pratiques et des législations nationales, l'Europe est devenue le cadre du développement d'un nouveau corpus juridique. Cette étude se propose de montrer de quelle manière la controverse autour de la recherche sur les cellules souches s’intègre «dans une aventure politique européenne» dans laquelle se trouvent impliqués individus, institutions et autorités publiques, engagés dans un processus de «décision ouverte». S’inscrivant dans une perspective comparative, pluridisciplinaire et transdisciplinaire, ce travail a comme objectif de montrer l’évolution et le fonctionnement du droit européen de la bioéthique et surtout de dévoiler le processus qui a amené à l’adoption des règles dans ce domaine. L’importance de cette nouvelle branche du droit pour l’Europe, appelée à répondre aux nouveaux défis scientifiques, économiques et de société, est ainsi mise en évidence. / Research on stem cells, challenges for of a future regenerative medicine, is emblematic of the opportunities related to scientific progress and the new questions that it implies for society. Research on human embryo, therapeutic cloning and reproductive cloning are burning issues.What are scientific, ethical, economic and legal aspects of this research at stake? Looking for a balance between the respect of the dignity of the human being and the freedom of research, in spite of the disparity of national practices and legislations, Europe became the framework for the development of a new legal corpus. This study aims at showing how the controversy related to research on stem cells come within “a European political adventure” in which individuals, institutions and public authorities, engaged in a process of “open decision”, are implied. In a comparative, multidisciplinary and trans-disciplinary perspective, this work has the objective to highlight the evolution and functioning of the European law of bioethics and especially to reveal the process which brought to the adoption of European rules in this field. The importance of this new sector of law for Europe, called to face the new scientific, economic and society challenges, is also emphasized.

Le gène unr (upstream of N-ras) code une protéine de liaison à l’ARN, Unr, qui régule la stabilité et la traduction d’ARN messagers cibles. L’invalidation du gène unr chez la souris conduit à une létalité embryonnaire à mi-gestation (10,5 jours post-coitum, jpc). Unr est donc essentielle pour le développement de la souris. Le phénotype le plus frappant des embryons unr-/- est leur petite taille qui est déjà visible à 8,5jpc. Ce phénotype pourrait refléter un problème précoce de prolifération/différenciation au cours du développement qu’il est possible d’étudier dans les cellules souches embryonnaires (ES). Les cellules ES sont dérivées des cellules pluripotentes des embryons au stade blastocyste (3,5jpc). Les cellules ES peuvent s’auto-renouveler c’est à dire proliférer indéfiniment sous forme non différenciée ce qui correspond à leur état pluripotent ou différencier en tous les types cellulaires (lignages) adultes dérivés des feuillets primordiaux (endoderme définitif, mésoderme et ectoderme) ce que défini la pluripotence. Ces deux propriétés des cellules ES conditionnent leur devenir et définissent leur identité. Nous avons remarqué que les cellules ES unr-/- ont tendance à différencier spontanément alors qu’elles sont cultivées dans des conditions qui les maintiennent dans un état non différencié et prolifératif (état pluripotent). En routine, les cultures de cellules ES unr-/- contiennent environ 25% de cellules morphologiquement différenciées. Nos travaux montrent en effet, qu’elles différencient en endoderme primitif. Nous avons reproduit ce phénotype dans une autre lignée des cellules ES de fond génétique différent par déplétion stable d’Unr. La restauration de l’expression d’Unr dans les cellules ES unr-/- limite fortement leur engagement en différenciation. Unr contribue donc au maintient de l’état pluripotent des cellules ES en prévenant leur différenciation spontanée vers le lignage endodermique primitif (Epr). Ce tissu au cours du développement va former l’épithélium de la poche embryonnaire ou sac vitellin. Nos données préliminaires montrent que les cellules ES en absence d’Unr maintiennent tout de même leur capacité de différenciation multi-lignages (endoderme définitif, mésoderme et ectoderme) quand celle-ci est induite. Ensuite, nous nous sommes intéressés au(x) mécanisme(s) d’action d’Unr. Nous avons fait l’hypothèse qu’Unr pourrait directement agir en régulant positivement des gènes qui inhibent la différenciation des cellules ES en Epr ou en régulant négativement des gènes qui l’induisent. Nous avons identifié le gène gata6 comme cible potentielle d’Unr. Une augmentation modérée de l’expression du facteur de transcription Gata6 dans les cellules ES conduit à une autorégulation positive du gène gata6 et induit la différenciation des cellules ES en Epr. Nos données suggèrent qu’Unr pourrait directement déstabiliser les ARNms Gata6 dans les cellules ES afin de prévenir leur différenciation spontanée en Endoderme primitif. / Unr (upstream of N-ras) is a cytoplasmic RNA-binding protein with cold shock domains, involved in regulation of messenger RNA stability and translation. Unr is essential to mouse development since Embryos deficient for Unr die at mid-gestation. Here we report that unr knockout ES cells maintained under growth conditions that sustain self-renewal spontaneously differentiate toward the primitive endoderm (PrE) lineage. This phenotype was reproduced in another ES line (E14tg2a) after shRNA-induced Unr depletion. Moreover, Unr rescue in Unr-deficient ES cells limits their PrE differentiation engagement. However, Unr is dispensable for multilineage differentiation, as shown by knockout ES cells capacity to produce differentiated teratomas. We further investigated the molecular mechanisms underlying the differentiation of unr-/- ES to primitive endoderm, and found that Unr acts downstream of Nanog. Our data also show Gata6 mRNAs are more stable in Unr-deficient ES cells as compared to wild-type ES cells. We propose that the possible repression by Unr of this key inducer of PrE differentiation at a post-transcriptional level may contributes to the stabilization of ES cells pluripotent state.

L'électrochimiothérapie est un traitement anticancéreux utilisé en routine en Europe dans près de 130 centres de traitement du cancer. Le taux de réponse objective atteint 85 % pour le traitment de tumeurs cutanées et sous-cutanées et des études sont en cours afin d'appliquer ce traitement à des tumeurs profondes. Au cours de ce doctorat, les méchanismes sous-jacents à cette excellente efficacité antitumorale ont été étudiés. Dans un premier temps, l'objectif a été d'évaluer la capacité de l'électrochimiothérapie à induire la mort des cellules souches cancéreuses, considérées comme les racines du cancer. Ensuite, les mécanismes immunologiques à l'origine du développement d'une immunité antitumorale mise en place par le traitement ont été investigués. Cependant, malgré le haut taux de réponse observé, l'électrochimiothérapie reste un traitement local qui n'induit pas de réponse antitumorale à distance, sur les tumeurs non-traitées. Afin de pallier à cette absence d'activité systémique, une collaboration a été mise en place avec une entreprise innovante de biotechnologies, INVECTYS, dans le but de développer une stratégie de vaccination à ADN ciblant la télomérase et basée sur l'électrogènetransfert. Il est attendu que la combinaison de cette immunothérapie avec un traitement local par électrochimiothérapie, détruise non seulement la tumeur primaire, dont les cellules souches cancéreuses, mais également les cellules cancéreuses circulantes et les métastases. / Electrochemotherapy is an anticancer treatment used in routine in Europe in 130 cancer treatment centers. The objective response rate reaches 85 % for the treatment of cutaneous and subcutaneous tumors and studies are ongoing to spread the use of electrochemotherapy to deep-seated tumors. In the frame of this doctorate, the mechanisms underlying this excellent antitumor efficiency were investigated. First, the goal was to evaluate the ability of electrochemotherapy to induce the death of cancer stem cells, considered as the roots of cancer. Second, the immunological mechanisms responsible for the development of antitumor immune responses following the treatment were investigated. However, although a very high response rate is observed, electrochemotherapy remains a local treatment which does not induce antitumor responses in distant non-treated nodules. In order to circumvent this lack of systemic activity, a collaborative project was initiated with an innovating biotech company, INVECTYS, in order to develop a DNA vaccination strategy targeting the telomerase and based on electrogenetransfer. It is expected that the combination of this immunotherapy with a local treatment by electrochemotherapy could destroy not only the primary tumor, including cancer stem cells, but also circulating cancer cells and metastases.

La radiothérapie induit des séquelles aigues puis tardives affectant les tissus sains inclus dans le volume irradié. D'une façon générale, le processus lésionnel se caractérise par une ischémie vasculaire, une apoptose cellulaire et une fibrose cicatricielle. Dans ce contexte, la thérapie cellulaire à l'aide de cellules souches mésenchymateuses médullaires CSMM pourrait constituer une nouvelle approche thérapeutique séduisante, les CSMM ayant une capacité intrinsèque à promouvoir l'angiogenèse et une implication dans les processus naturels de réparation tissulaire. La première partie de ce travail a consisté à la mise au point de modèles murins présentant un processus de dégénérescence tissulaire similaire à celui survenant après radiothérapie. L'objectif étant d'affiner la compréhension des mécanismes physiopathologiques des lésions tissulaires radio-induites et de déterminer une stratégie thérapeutique la plus adaptée possible. La seconde partie de ce travail a été consacrée à l'évaluation de la faisabilité d'une autogreffe de CSMM dans le modèle murin d'irradiation précédemment établi en répondant à deux pré-requis : la rétention des cellules injectées au niveau du tissu cible et l'évaluation de la greffe sur le métabolisme osseux. Cette investigation préclinique sur un modèle murin a permis de réaliser une étape essentielle dans l'évaluation du traitement des lésions tissulaires radio-induites par thérapie cellulaire. Les données issues de ces travaux pourraient à terme permettre la mise en place d'études cliniques. / Radiation therapy induced acute and late sequelae within healthy tissue included in the irradiated area. In general, lesions are characterized by ischemia, cell apoptosis and fibrosis. In this context, cell therapy using bone marrow mesenchymal stem cells (BMSC) might represent an attractive new therapeutic approach, based partly on their angiogenic ability and their involvement in the natural processes of tissue repair. The first part of this work consisted in the development of experimental mouse model of radio-induced tissue degeneration similar to that occurring after radiotherapy. The aim was to better understand the physiopathological mechanisms of radiation-induced tissue damage and to determine the best treatment strategy. The second part of this work investigated the feasibility of autologous BMSC therapy on the murine model of radiation previously established with emphasis on two pre-requisites : the retention of the injected cells within the target tissue and the evaluation of the graft on bone metabolism. This preclinical investigation in a mouse model constitutes an essential step allowing an evaluation of the benefit of cell therapy for the treatment of radiation-induced tissue injury. Data from these studies could allow the proposal of clinical studies.

Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) issues de la gelée de Wharton (GW) du cordon ombilical sont immuno-privilégiées et immunosuppressives. Dans le cadre d’une utilisation en ingénierie vasculaire, la persistance de ces propriétés après différenciation endothéliale a été explorée. La différenciation a été induite par ensemencement des CSM-GW sur des films multicouches de polyélectrolytes en présence du milieu EGM-2. L’immunogénicité des cellules endothéliales-« like » (CEL) a été vérifiée en évaluant l’expression de 2 marqueurs immunologiques HLA-DR et CD86. Afin d’évaluer l’effet immunosuppresseur des CSM-GW avant et après différenciation, celles-ci ont été cultivées en premier lieu en présence de cellules mononucléées stimulées en contact cellulaire direct ou séparées, puis avec des cellules Natural Killer (NK) et lymphocytes T (LT). Les résultats ont montré que les CEL expriment les marqueurs endothéliaux, n’expriment pas HLA-DR et CD86 et qu’elles inhibent la prolifération des différentes populations immunitaires selon un mécanisme dépendant de facteurs solubles tels que IDO, les IL-6 et -1β et de la PGE2, et de contacts cellulaires. La co-culture de LT avec les CEL a induit l’apparition d’une population de LT régulateurs de manière similaire aux CSM-GW. La co-culture des cellules NK en présence de CEL a induit une diminution du récepteur activateur NKG2D et a aussi induit un transfert du CD73 à leur surface, suggérant leur capacité à produire de l’adénosine, un puissant immunosuppresseur. Les CEL maintiennent le caractère immunoprivilégié et immunosuppresseur des CSM-GW, suggérant leur possible utilisation en ingénierie vasculaire / Umbilical cord Wharton’s jelly mesenchymal stem cells (WJ-MSC) are immune-privileged and immunosuppressive. Our study sought to determine the effect of endothelial differentiation on the immunomodulatory capacities of WJ-MSC. Endothelial-like cells (ECL) differentiation was performed by seeding MSC on polyelectrolyte multilayer films as substrate and stimulating them by EGM-2 culture medium. The expression of two immunological markers HLA-DR and CD86 was followed during the differentiation time. The effect of co-culture with ELC or MSC either in contact or separated by a transwell on different immune cells (peripheral blood mononuclear cells, T Lymphocytes (LT), Natural Killer (NK) cells) was assessed by evaluating immune cells proliferation. The results showed that ELC expressed endothelial markers, expressed low level of HLA-DR and CD86 and inhibited the proliferation of the different immune cell populations, and this inhibition is thought to be mediated by soluble factors as IDO, IL-6, IL-1β and PGE2, and by direct cellular contact. We reported also the capacity of ELC to generate a population of regulatory T cells and to decrease the expression of activating receptor NKG2D by NK cells. Moreover, we demonstrated that co-cultures with ELC induce CD73 expression on NK cells, a mechanism that may induce adenosine (a potent immunosuppressor) secretion by NK cells. Thus, ELC maintain the hypo-immunogenic and immunosuppressive characters of WJ-MSC suggesting their possible use in vascular engineering

Les cellules de la crête neurale (CN) sont une population de cellules multipotentes que pendant le développement embryonnaire vont migrer et se différencier vers divers lignages comme mélanocytes, muscle lisse, neurones périphériques et entériques, glie ainsi que tissus mésenchymateux cranio-faciaux y compris ceux de la dent. Dans le contexte de l’étude de modèles pour l’ingénierie tissulaire de la dent, nous avons établi une nouvelle lignée de cellules souches embryonnaires (ES) à partir de blastocystes issus de croisements entre un souris Wnt1-Cre et souris rapportrices fluorescentes, les Rosa26 mT/mT. Dans ce system, les cellules qui acquièrent l’identité CN et expriment le gène Wnt1 vont devenir fluorescentes grâce à l’activation de la protéine Tomato, ce qui permet de suivre 1) leur différenciation in vitro 2) isolement et 3) devenir lorsqu’elles sont utilisées dans de modèles in vivo. En parallèle, nous avons mis au point un nouveau protocole simplifié de différenciation (monocouche et milieu défini), vers un phénotype CN. Finalement nous avons tenté de développer un protocole d’induction d’une compétence odontogénique. Notre étude montre que la lignée Wnt1 Cre/Tomato 1) présentent toutes les caractéristiques d’une lignée ES classique i.e. expression de marqueurs de pluripotence, caryotype normal, capacité à se différencier in vitro et in vivo en tissus dérivés des 3 feuillets embryonnaires 2) acquièrent une identité CN, après induction in vitro avec notre protocole de différenciation. 3) Par l’intermédiaire de réassociations tissulaires in vitro, nous avons montré que ces cellules sont capables d’interagir avec un épithélium oral pour former des tissus squelettiques oro-faciaux. Ce nouvel outil cellulaire devrait aider à la compréhension des signaux impliqués dans le dialogue ectomésenchymateux qui sous-tend la formation des tissus durs de la face mais aussi plus généralement permettre suivir le devenir de cellules CN dans des modèles d’ingénierie tissulaire. / Neural crest cells are multipotent progenitor cells that, during embryogenic development, migrate and differentiate into diverse lineages such as melanocytes, smooth muscle, peripheral and enteric neurons, glial cells as well as craniofacial mesenchymatic components, including teeth. In the context of the development of an odontogenic model for tissue engineering, we have generated a new cell line of embryonic stem cells (ES) obtained from blastocysts from crossing Wnt1-CRE mice with fluorescent reporter Rosa26 mT/mT mice. In this Cre/Lox system the cells that have acquired a CN identity and thus expressing Wnt1, will become and remain fluorescent due to the activation of Tomato expression. We have generated a simplified protocol in a monolayer cell culture in defined serum-free medium in order to differentiate the cells into CN cells, named ES-CN cells. Second, we investigated the signals necessary for the odontogenic specification of these ES-CN cells. Our study provides evidence that the Wnt1-CRE/Tomato cell line 1) is a competent ES cell line with the expression of pluripotent markers, a stable karyotype and the ability to differentiate in vitro and in vivo into all the three embryonic germ layers, 2) acquires in vitro a CN identity after induction with our protocol, 3) expresses odontogenic markers in hypoxic culture conditions and 4) is able to interact with an oral epithelium in order to form orofacial skeletal tissues via the tissue reassociation in vitro. This novel cell model should facilitate the understanding of the mechanisms implicated in the ectomesenchymatic interaction, at the base for formation of orofacial skeletal tissues, and will provide the possibility to follow the fate of ES-CN cells tissue engineering models of wounded orofacial structures in general.