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International audience

International audience; The challenge of tissue engineering of the infarcted heart is how to improve stem cell engraftment, survival, homing, and differentiation for myocardial repair. We here propose to integrate human adipose-derived stem cells (ADSCs) and pharmacologically active microcarriers (PAMs), a three-dimensional (3D) carrier of cells and growth factors, into an injectable hydrogel (HG), to obtain a system that stimulates the survival and/or differentiation of the grafted cells toward a cardiac phenotype. PAMs are biodegradable and non-cytotoxic poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) microspheres conveying cells on their 3D surface that deliver continuously and in a controlled manner a growth factor (GF) acting on the transported cells and on the microenvironment to improve engraftment. The choice of the appropriate GF and its protection during the formulation process and delivery are essential. In this study two GFs, hepatocyte growth factor (HGF) and insulin-like growth factor (IGF-1), have been encapsulated under a solid state in order to limit their interaction with the polymer and conserve their integrity. GF precipitation conditions and release profile from PAMs have been first investigated before combining them to ADSCs. The released IGF-1 and HGF induced the protein synthesis of cardiac differentiation markers GATA4, Nkx2.5, cTnI and CX43 after 1 week in vitro. Moreover, the GFs accelerated cell cycle progression, as suggested by the increased expression of Cyclin D1 mRNA and the widespread distribution of Ki67 protein. Integrating PAMs within the thermosensitive P407 hydrogel increased their elastic properties but decreased the transcription of most cardiac markers. In contrast, CX43 expression increased in ADSC–PAM–GF complexes embedded within the hydrogel compared to the ADSCs cultured alone in the absence of P407. These results suggest that particulate scaffolds releasing HGF and IGF-1 may be beneficial for applications in tissue-engineering strategies for myocardial repair and the association with a P407 hydrogel can increase substrate elasticity and junction connections in ADSCs.

Background\ud Huntington's disease is a rare, severe, inherited neurodegenerative disease in which we assessed the safety and efficacy of grafting human fetal ganglionic eminence intrastriatally.\ud \ud Methods\ud Patients at the early stage of the disease were enrolled in the Multicentric Intracerebral Grafting in Huntington's Disease trial, a delayed‐start phase II randomized study. After a run‐in period of 12 months, patients were randomized at month 12 to either the treatment group (transplanted at month 13–month 14) or the control group and secondarily treated 20 months later (month 33–month 34). The primary outcome was total motor score compared between both groups 20 months postrandomization (month 32). Secondary outcomes included clinical, imaging, and electrophysiological findings and a comparison of pregraft and postgraft total motor score slopes during the entire study period (month 0–month 52) regardless of the time of transplant.\ud \ud Results\ud Of 54 randomized patients, 45 were transplanted; 26 immediately (treatment) and 19 delayed (control). Mean total motor score at month 32 did not differ between groups (treated controls difference in means adjusted for M12: +2.9 [95% confidence interval, −2.8 to 8.6]; P = 0.31). Its rate of decline after transplantation was similar to that before transplantation. A total of 27 severe adverse events were recorded in the randomized patients, 10 of which were related to the transplant procedure. Improvement of procedures during the trial significantly decreased the frequency of surgical events.We found antihuman leucocytes antigen antibodies in 40% of the patients.\ud \ud Conclusion\ud No clinical benefit was found in this trial. This may have been related to graft rejection. Ectopia and high track number negatively influence the graft outcome. Procedural adjustments substantially improved surgical safety. (ClinicalTrials.gov NCT00190450.) © 2020 International Parkinson and Movement Disorder Society

Myocardial infarction is a pathology affecting 80,000 people a year in France. Despite the effectiveness of the curative treatments in place, restoring lost function is only possible by using heart transplantation. It is necessary to develop new therapeutic strategies, in particular regenerative medicine, which may induce neovascularisation and the reduction of scar tissue in order to limit ventricular remodelling following cardiac ischaemia. For this purpose, extracellular vesicles carrying the morphogen sonic hedgehog (lEVs) have been identified as exerting a beneficial cardioprotective therapeutic effect. Their biodistribution, observed following systemic administration, highlights the importance of using a mechanism to increase the retention of lEVs within the heart. For this purpose, we have developed a therapeutic combinaison associating lEVs with 3D supports which can also release a growth factor. Thus, we assessed the therapeutic potential of lEVs in combination with pharmacologically active microcarriers releasing HGF over time (PAMsHGF). These MPAs, functionalised with fibronectin (FN) and poly-D-Lysine (PDL), allow the adhesion of lEVs and the induction of neovascularisation in vitro. In the in vivo model of ischaemia-reperfusion in rats, the intracardial injection of these complexes showed a cardioprotective and regenerative potential exerted by the combined action of lEVs-PAMsHGF. They induced arteriogenesis and a decrease in the macrophage infiltration 28 days after myocardial infarction. This study therefore makes it possible to highlight the major therapeutic potential of the combination of lEVs with PAMsHGF for the treatment of myocardial infarction., L’infarctus du myocarde est une pathologie touchant 80 000 personnes par an en France. Malgré l’efficacité des traitements curatifs mis en place, la restauration de la fonction perdue n’est possible qu’en employant la transplantation cardiaque. Il est nécessaire de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques, notamment la médecine régénératrice afin d’induire une néovascularisation et la réduction du tissu cicatriciel pour limiter le remodelage ventriculaire, consécutif à une ischémie cardiaque. Pour cela, des vésicules extracellulaires porteuses du morphogène sonic hedgehog (lEVs) ont été identifiées comme exerçant un effet thérapeutique bénéfique cardioprotecteur. Leur biodistribution, observée suite à leur administration systémique, met en évidence l’importance d’utiliser un mécanisme permettant d’augmenter la rétention des lEVs au sein du coeur. Pour cela, nous avons développé une combinaison thérapeutique associant les lEVs avec des supports 3D qui peuvent également libérer un facteur de croissance. Ainsi, nous avons évalué le potentiel thérapeutique des lEVs portées par des microcarriers pharmacologiquement actifs libérant de l’HGF au cours du temps (MPAsHGF). Ces MPAs,fonctionnalisés avec de la fibronectine (FN) et de la poly-D-Lysine (PDL), permettent l’adhérence des lEVs et l’induction d’une néovascularisation in vitro. Dans le modèle in vivo d’ischémie-reperfusion chez le rat, l’injection intracardiaque de ces complexes a montré un potentiel cardioprotecteur et régénératif exercé par l’action combinée des lEVs-MPAsHGF. Ils induisent une artériogenèse et une diminution de l’infiltration macrophagique 28 jours après l’infarctus du myocarde. Cette étude permet donc de mettre en évidence le potentiel thérapeutique majeur de l’association lEVs avec des MPAsHGF pour le traitement de l’infarctus du myocarde.

An approach to regenerative nervous system medicine is to develop biological substitutes with restorative function using stem cells and biomaterials that can be coated with extracellular matrix molecules. We have developed pharmacologically active microcarriers, PAMs. These are PLGA based, biodegradable and biocompatible polymeric microspheres (MS) coated with adhesion molecules that provide 3-dimensional support for cells. The microcarriers thus associated with the stem cells make it possible, after implantation, to increase the survival and maintain the state of differentiation of the cells they carry, reinforcing their tissue repair effects. These PAMs can also release encapsulated growth factors and to enhance the release of encapsulated proteins a new polymer combination: PLGA-Poloxamer188 (P188) -PLGA has been developed in our laboratory. It has also been shown that PLGA-P188-PLGA PAMs functionalized with fibronectin and poly-Dlysineinduce better proliferation of mesenchymal stem cells than PLGA PAMs. These cells are very widely used in regenerative medicine because they are easy to collect, found in the bone marrow, and able to differentiate towards the chondrogenic lineage, osteogenic and under certain conditions,neuronal. We are working with a subpopulation of these cells called MIAMI cells (marrow isolated adult multilineage inducible) that engage in neuronal cell differentiation after treatment with 2growth factors (EGF / bFGF) and on a laminin matrix support. Recently, it has been demonstrated that the physicochemical properties of polymeric supports also regulate the behavior of stem cells (adhesion, survival and differentiation). The objective of this study is to study the effect of physicochemical and mechanical properties of surfaces i) MS on laminin and poly-D-lysineadsorption and ii) PAMs on adhesion and neuronal differentiation of MIAMI cells. We have shown that the presence of the hydrophilic "poloxamer 188" block in the PLGA-P188-PLGA polymer composition decreases the adsorption of adhesion molecules by forming a layer on these surfaces.On PLGA PAMs, the adhesion molecules adsorb well regardless of the overall charge of the molecules. These two PAMs have a positive overall charge and allow the attachment of cells to their surface. However, in short-term cell adhesion is stronger on PLGA PAMs compared to PLGA-P188-PLGA PAMs, but in the long-term the cells eventually adhere to both supports. PLGA-P188-PLGAhas a high free surface energy and these PAMs have a less rigid surface than PLGA PAMs. Our results suggest that these surface characteristics allow cells to adhere despite the low amount of laminin on these supports. In the long-term the cells exhibit the same behavior whatever the type of PAMs. They differentiate into neuronal cells expressing mature neuron markers such as the neurofilament-M and we find the same number of cells adhered to their surface. Furthermore, we have shown that cells are able to secrete extracellular matrix molecules in the same way on both types of PAMs, probably explaining the similarity of the behavior in long-term.; Une approche de la médecine régénérative du système nerveux consiste à développer des substituts biologiques avec une fonction réparatrice en utilisant des cellules souches et des biomatériaux qui peuvent être recouverts des molécules de la matrice extracellulaire. Nous avons ainsi développé des microcarriers pharmacologiquements actifs, MPA. Ce sont des microsphères (MS) polymériques à base de PLGA, biodégradables et biocompatibles, recouvertes des molécules d’adhérence qui fournissent un support en 3-dimensions aux cellules. Les microcarriers ainsi associés aux cellules souches permettent, après implantation, d’augmenter la survie et de maintenir l’état de différenciation des cellules qu’ils portent,renforçant leurs effets de réparation tissulaire. Ces MPA peuvent également libérer des facteurs de croissance encapsulés et afin d’améliorer le relargage de protéines encapsulées une nouvelle combinaison de polymère : PLGA-Poloxamer188 (P188) -PLGA a été développé dans notre laboratoire. Il a aussi été montré que les MPA de PLGA-P188-PLGA fonctionnalisées avec de la fibronectine et poly-D-lysine induisaient une meilleure prolifération de cellules souches mésenchymateuses que les MPA de PLGA.Ces cellules sont très largement utilisées en médecine régénérative car elles sont faciles à prélever, se trouvant dans la moelle osseuse, et capables de se différencier vers le lignage chondrogénique, ostéogénique et dans certaines conditions, neuronale. Nous travaillons avec une sous population de ces cellules appelées cellules MIAMI (marrow isolated adult multilineage inducible) qui s’engagent vers une différenciation en cellule neuronale après un traitement avec 2 facteurs de croissance (EGF/ bFGF) et sur un support matriciel de laminine. Dernièrement, il a été mis en évidence que les propriétés physicochimiques des supports polymériques régissent également le comportement des cellules souches(adhésion, survie et différenciation). L’objectif de cette étude est d’étudier l’effet des propriétés physicochimiques et mécaniques des surfaces i) des MS sur l’adsorption de laminine et poly-D-lysine et ii) des MPA sur l’adhérence et la différenciation neuronale des cellules MIAMI. Nous avons montré que la présence du bloc hydrophile « poloxamère 188 » dans la composition du polymère PLGA-P188-PLGAdiminue l’adsorption de molécules d’adhérence en formant une couche sur ces surfaces. Sur les MPA de PLGA, les molécules d’adhérence s’adsorbent bien quelle que soit la charge globale des molécules. Cesdeux MPA ont une charge globale positive et permettent l’attachement de cellules à leur surface. Cependant, l’adhérence à court terme de cellules est plus forte sur les MPA de PLGA comparé aux MPA de PLGA-P188-PLGA mais à la longue les cellules finissent par adhérer aux deux supports. Le PLGAP188-PLGA présente une forte énergie libre de surface et ces MPA présentent une surface moins rigide que les MPA de PLGA. Nos résultats suggèrent que ces caractéristiques de surface permettent aux cellules d’adhérer malgré la faible quantité de laminine sur ces supports. A long terme les cellules présentent le même comportement quel que soit le type du support. Elles se différencient en cellule de type neuronal exprimant des marqueurs de neurone mature comme le neurofilament et nous trouvons le même nombre de cellules adhérées à leur surface. En outre, nous avons montré que les cellules sont capables de sécréter de la même manière des molécules de la matrice extracellulaire sur les deux types de MPA expliquant probablement la similitude de comportement à long terme.

Traumatic spinal cord injury (SCI) is a devastating condition resulting in permanent loss of neural functions. The objective of this thesis is to develop pharmacologically active microcarriers (PAMs) with a fibronectin (FN) surface that deliver biologically active brain derived neurotrophic factor (BDNF) in a controlled manner. We want to combine this system with adult mesenchymal stem cells (MSCs) for SCI repair. The nanoprecipitated BDNF was encapsulated in FN-PAMs and the in vitro release profile was evaluated. It showed a prolonged, bi-phasic, release of bioactive BDNF, without burst effect. We combined human marrow-isolated adult multilineage-inducible (MIAMI) stem cells and FN-PAMs with an injectable non-toxic silanized-hydroxypropylmethylcellulose (Si-HPMC) hydrogel. We demonstrated that FN-PAMs and the Si-HPMC hydrogel increased the expression of neural/neuronal differentiation markers of MIAMI cells after 1 week. Moreover, the 3D environment (FN-PAMs or hydrogel) enhanced the therapeutic MIAMI cell secretome. To have a clinically translatable system, we chose to use stem cells of the apical papilla (SCAP) and FNPAMs releasing or not BDNF for SCI therapy. More than 90% of SCAP complexed with FN-PAMs (releasing or not BDNF) remained viable for 7 days and an increased neuronal-oligodendroglial gene expression in vitro. The recovery of locomotor function was significantly improved after transplantation of SCAP complexed with FN-PAMs-BDNF with frequent to consistent forelimb-hindlimb coordination after 28 days of treatment., Un traumatisme de la moelle épinière (TME) est une condition dévastatrice entraînant la perte permanente de fonctions neuronales. L’objectif de cette thèse est de formuler de microsupports pharmacologiquement actif (MPAs) avec une surface de fibronectine (FN), libérant le« brain-derived neurotrophic factor » (BDNF) de façon controlée. Nous voulons combiner ce système avec des cellules souches mésenchymateuses (CSMs) pour la réparation de TME. Le BDNF nanoprécipité a été encapsulé dans les FN-MPAs et le profil de libération in vitro a été évaluée. Elle a montré une libération biphasique et prolongée de BDNF bioactifs. Nous avons combinés des cellules souches humaines mésenchymateuse issues de la moelle osseuse adulte (cellules MIAMI) et FN-MPAs avec un hydrogel non-toxique silanisés-hydroxypropylméthylcellulose (Si-HPMC). Nous avons démontré que les FN-MPAs et le Si-HPMC augmentait l'expression de marqueurs neuraux/neuronaux de cellules MIAMI après 1 semaine. En outre, l'environnement 3D (hydrogel ou FN-MPAs) a augmenté le sécrétome thérapeutique de cellules MIAMI. Pour avoir un système facile à appliquer en clinique, nous avons choisi d’utiliser les cellules souches de la papille apicale (SCAP) et FN-MPAs libérant ou non du BDNF pour la thérapie du TME. Plus de 90 % du SCAP complexée avec FN-MPAs (libérant ou pas BDNF) demeurent viables pendant 7 jours et il y a augmentation de l'expression des gènes neuronaux/oligodendrogliaux in vitro. La récupération de la fonction locomotrice a été significativement améliorée après la transplantation du SCAP complexée avec FN-MPAs-BDNF avec une coordination cohérente du membre postérieur après 28 jours de traitement.

The Iaboratory discovered the presence of tubulin binding sites (TBS) on intermediate filaments, like on the neurofilaments (NF) that are specifically expressed by neurons. The NFL-TBS.40-63 peptide, which corresponds to the sequence of TBS on the light subunit of NF, has showed an anti-glioblastoma property in vitro and in vivo, without effect on surrounding healthy cells (neurons and astrocytes). Moreover, it induces the differentiation and maturation of oligodendrocyte precursors without impacting the viability of these cells. Our studies during the PhD, allowed us to exploit the NFL-TBS.40-63 peptide as a possible therapeutic agent for regenerative medicine. Indeed, we showed that the peptide penetrates passively in neural stem cells (NSCs) in vitro and in vivo, and it is not toxic for cells. After several days with the peptide, the "stem" cell properties of cells, including the capacity to proliferate and self-renew, diminish and the cells differentiate into more mature cells.These data indicate that the NFL-TBS.40-63 peptide could be a promising therapeutic agent to target endogenous brain NSCs in neurodegenerative disorders to stimulate the differentiation of these cells., Les travaux menés au laboratoire ont mis en évidence des sites de liaison de la tubuline (TBS pour Tubulin Binding Site) sur les filaments intermédiaires, tels que les neurofilaments (NFs), qui sont spécifiquement exprimés par les neurones. Le peptide NFL-TBS.40-63 qui correspond à la séquence en acide aminés du TBS situé sur la sous unité légère des NFs, a montré des propriétés anti-glioblastomes in vitro et in vivo, sans effet sur les cellules saines environnantes (neurones et astrocytes). De plus, Il est aussi capable d’induire la différenciation et la maturation des précurseurs d’oligodendrocytes sans affecter la viabilité de ces cellules.Les travaux menés au cours de cette thèse ont permis de valoriser le peptide NFL-TBS.40-63 comme agent thérapeutique possible pour la médecine régénérative. En effet, nous avons montré que le peptide est capable de pénétrer dans les cellules souches neurales (CSNs) in vitro de manière passive et in vivo, et n’est pas toxique pour les cellules. Après plusieurs jours en présence du peptide, les propriétés dites « souches » des cellules, telle que la capacité à proliférer et à s’auto-renouveler diminuent, et les cellules se différencient en cellules plus matures. Ces résultats indiquent que le peptide pourrait être un agent thérapeutique intéressant pour cibler les CSNs endogènes du cerveau dans le cas de maladies neurodégénératives afin de stimuler la différenciation de ces cellules.

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

Stem cells and polymeric bioactive scaffold complexes represent a promising therapeutic approach for neurodegenerative disorders as Parkinson's disease and Huntington's disease. Il has been previously reported that the transplantation of a subpopulation of mesenchymal stromal cells (MIAMI cells) complexed to pharmacologically active microcarries coated with laminin and releasing neurotrophine-3 (LM-PAM-NT3) induced a repair/protection of the nigrostriatal pathway. The objective of this project was to determine the cellular and molecular mechanisms induced by a graft of stem cells, associated or not to LM-PAM-NT3, which lead to this neuroprotection. To simplify this study, we first developed and characterized innovative ex vivo models of Parkinson's disease and Huntington's disease in which dopaminergic and GABAergic pathways degeneration respectively were obtained without neurotoxin injection. We then evaluated the behavior of grafted MIAMI cells compared to neural stem cells associated or not to LM-PAM-NT3. Thereafter, we evaluated the mechanisms inducing the protection/repair of the lesioned neuronal pathways in those novel models. We determined that MIAMI cells will marginally replace lost neurons and will mainly act by secreting factors as VEGFA, BDNF and GDNF which can protect dopaminergic or GABAergic pathways. Neural stem cells will principally act by replacing lesioned dopaminergic neurons in Parkinson's disease or medium spiny neurons in Huntington's disease, besides the secretion of protective factors as STC1., L'association de cellules souches adultes à des vecteurs polymériques bioactifs est une approche prometteuse poru traiter les pathologies neurodégénératives comme la maladie de Parkinson ou la maladie de Huntington. Il a été précédemment démontré que la transplantation d'une sous population de cellles stromales mésenchymateuses, les cellules MIAMI, associées à des microcarriers pharmacologiquement actifs (MPA) enrobés de laminine et délivrant de la neurotrophine-3 (LM-MPA-NT3) permettait d'obtenir une réparation/protection de la voie nigrostriée. L'objectif de ce projet est de comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires, par lesquels les cellules greffées, associées ou non à des MPA, induisent cette neuroprotection. Nous avons d'abord mis au point et caractérisé des modèles ex vivo de la maladie de Parkinson et de la maladie de Huntington dans lesquels la dégénérescence des neurones dopaminergiques et GABAergiques, respectivement, est obtenue sans injection de neurotoxines. Par la suite, nous avons évalué le comportement de cellules MIAMI greffées, en comparaison à des cellules souches neurales ( CSN), associées ou non à des MPA. Puis nous avons étudié les mécanismes permettant d'obtenir une protection des voies neuronales lésées dans ces nouveaux modèles. Nous avons pu déterminer que les cellules MIAMI agissent majoritairement par sécrétion de facteurs de croissances tels que le VEGFA, le BDNF et le GDNF qui peuvent protéger les voies neuronales lésées alors que les CSN vont remplacer les neurones dopaminergiques lésés dans la maladie de Parkinson ou les neurones épineux moyens lésés dans la maladie de Huntington en plus de sécréter des facteurs comme la STC1.

Cell therapy constitutes a promising strategy for the treatment of myocardial infarction. To better control the survival, the differentiation and the integration of the grafted cells, we have used a tissue-engineering approach associating the cells with a microvector comprising a biomimetic surface and able to release a growth factor (GF), the pharmacologically active microcarriers (PAM). Among the cell used for such approach, adipose-derived stem cells (ADSC) do not raise ethical concerns/issues and allow autologous transplantation. These cells are widely studied for the regeneration of various tissues due to their immunoregulatory properties, their potential to secrete GFs and chemokines but also their large potential of differentiation. In a first step, we have investigated the effect of extracellular matrix molecules and PAMs on ADSCs differentiation into cardiomyocytes in combination with a GF cocktail. We have thus observed that the GFs cocktail allowed cell commitment into the cardiac lineage after 2 weeks. Comparing the effects of the laminin (LM) and fibronectin (FN) on this differentiation, we found that LM allowed ADSCs differentiation into a more mature phenotype. Moreover, the enrichment of the GF cocktail with TGF!1 potentiated the LM effect. Finally, providing PAM covered with LM allowed an earlier differentiation into cardiac lineage in combination with the cocktail. PAMs can release a GF in a prolonged manner. Consequently, we encapsulated 3 proteins, the VEGF, the HGF and the IGF-1, and assessed their effect on ADSCs behavior. We observed that PAMs releasing HGF and IGF-1 induced ADSCs cardiomyogenic differentiation. Moreover, we also observed ADSCs cardiac differentiation markers expression, when ADSCPAMs complexes are integrated within a thermosensitive hydrogel. However, we also found that the amount of protein released from PAMs decreased within the gel. In a last part we have sought to improve protein release profile from PAMs changing polymer composition. So, we used various triblock copolymers of PLGA-PEG-PLGA to formulate microspheres and then evaluated their role on protein release but also on protein stability during polymer degradation., La thérapie cellulaire constitue une stratégie prometteuse dans le traitement de l'infarctus du myocarde. Afin de mieux contrôler la survie, la différenciation et l'intégration des cellules greffées, nous avons tenté une approche d'ingénierie tissulaire en associant les cellules à un microvecteur comportant une surface biomimétique et pouvant libérer un facteur de croissance (FC), les microcarriers pharmacologiquement actifs (MPA). Parmi les cellules utilisées dans une telle approche, les cellules souches adultes dérivées du tissu adipeux (ADSC) ne soulèvent pas de problèmes d'ordre éthique et permettent de réaliser des greffes autologues. Ces cellules sont largement étudiées pour la régénération de nombreux tissus en vertu de leurs propriétés immuno-modulatrices, de leur capacité à sécréter des FC et chémokines, mais également de leur large potentiel de différenciation. Dans une première étape, nous avons étudié l'effet des molécules de la matrice extracellulaire et des MPA sur la différentiation en cardiomyocytes des ADSC en présence d'un cocktail de FC. Nous avons ainsi pu observer que l'apport du cocktail de FC permettait aux cellules de s'engager dans la voie de différentiation cardiaque après 2 semaines. En comparant l'effet de la laminine (LM) et de la fibronectine sur cette différentiation, nous avons pu observer que la LM permettait d'induire une différentiation dans une cellule plus mature et que ceci était potentialisée par un enrichissement du milieu en TGF!1. Finalement, l'apport de MPA recouverts de LM favorisait une différentiation plus rapide des cellules en présence du cocktail. Les MPA peuvent également libérer un facteur de croissance de manière prolongée au cours du temps. Par conséquent, nous avons encapsulé 3 protéines, le VEGF, le HGF et l'IGF-1, et d'étudier leur effet sur les comportement des ADSC. Nous avons ainsi pu observer que des MPA libérant du HGF et de l'IGF-1 induisaient une différenciation de ADSC dans la voie cardiaque et que cette différentiation était également observée lorsque les complexes ADSCMPA étaient intégrés dans un hydrogel thermosensible. Cependant, nous avons aussi observé que la quantité de protéines libérées à partir des MPA était plus faible dans le gel. Nous avons donc cherché dans une dernière partie à améliorer le profile de libération des protéines à partir des MPA en changeant la composition du polymère. Nous avons ainsi utilisé différents copolymères triblock PLGA-PEG-PLGA pour formuler des microsphères et évaluer leur rôle sur la libération de la protéine mais aussi sur la stabilité de celle-ci durant la dégradation du polymère.

Mesenchymal stromal cells (MSCs) have several advantages for brain cell therapy. We first demonstrated that MSCs do not migrate in healthy rat brains whereas they were attracted by a lesion located far from their implantation site. However, we also confirmed that the poor cell survival and neuronal differentiation are the major obstacles encountered for brain cell therapy. Thus, we then focused on enhancing the neuronal differentiation potential of MSCs before transplantation, using an epidermal growth factor-basic fibroblast growth factor (EGF-bFGF) pre-treatment in vitro. Finally, we associated MSCs to polymeric vectors, the pharmacologically active microcarriers (PAMs), to increase cell survival and neuronal differentiation, and thereby favouring MSC tissue regeneration potential after transplantation. These PLGA microspheres were coated with a biomimetic surface of laminin, after demonstrating the benefits of this molecule on the neuronal differentiation potential of MSCs in vitro. After attachment of MSCs on their surface, neurotrophin releasing, laminin-coated PAMs have been evaluated in a rat model of Parkinson's disease. A significant functional recovery was observed compared to cells grafted without PAMs. This strategy is the first to give the proof of concept for the use of adult stem cells combined to bioactive polymeric vectors to protect the central nervous system in the context of Parkinson's disease., Les cellules stromales mésenchymateuses (CSM) possèdent de nombreux atouts pour la thérapie cellulaire du cerveau. Nous avons tout d'abord démontré que les CSM ne migraient pas dans le cerveau de rats sains alors qu'elles étaient attirées par une lésion située à grande distance de leur site d'implantation. Nous avons également confirmé que la faible survie et différenciation neuronale des cellules in vivo constituent les obstacles majeurs à la thérapie cellulaire du cerveau. Par conséquent, nous nous sommes ensuite attachés à améliorer le potentiel de différenciation neuronal des CSM avant transplantation, à l'aide d'un pré-traitement en « epidermal growth factor » (EGF) et « basic fibroblast growth factor » (bFGF) in vitro. Finalement, nous avons associé des CSM à des vecteurs polymériques, les microcarriers pharmacologiquement actifs (MPA), afin de favoriser la survie, la différenciation neuronale et les capacités de réparation tissulaire des cellules après transplantation. Ces microsphères de PLGA ont ainsi été enrobées d'une surface biomimétique de laminine, après en avoir démontré les bénéfices sur la différenciation neuronale des CSM in vitro. Des CSM ont ensuite été mises en contact avec des MPA enrobées de laminine et libérant une neurotrophine, avant transplantation dans un modèle animal de la maladie de Parkinson. D'importants effets fonctionnels ont été observés par rapport à la greffe de cellules seules, et cette stratégie est la première à démontrer l'intérêt de cellules souches adultes associées à des vecteurs polymériques bioactifs pour protéger le système nerveux central dans le contexte de la maladie de Parkinson.