Cellules souches mésenchymateuses et agressions pulmonaires.

Question 1

Quelles sont les 2 types de cellules souche que l’on pourrait utiliser ?

Answer 1

les CS de l’appareil respiratoire : L’isolement et la redifférenciation in situ permettent la régénération pulmonaire ainsi que des techniques de poumon bioartificiel (en cours d’étude en bio-ingénierie).
o Inconvénient : Difficiles à isoler donc perspectives à plus long terme

Les CS mésenchymateuses exogènes : non destinées initialement à faire de l’épithélium. Cellules pouvant être utilisées en thérapie cellulaire.
o Utilité en thérapie cellulaire ou en réparation pulmonaire à court ou moyen terme
o Déjà des essais cliniques de sécurité en cours.

Question 2

CSM : multi ou totipotente ? Auto-renouvellement ?

D’où les isole-t-on ?

Sont-elles rejetées par l’organisme receveur ? pourquoi ?

Peuvent-elles donner des PII ?

Answer 2

• Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) sont des cellules souches adultes multipotentes, capables d’autorenouvellement.
• Isolement (plus ou moins facilement) à partir de moelle osseuse, de tissu adipeux, de sang de cordon, de placenta, de muscle ou de tendons
• Avantage : peu immunogènes car absence d’expression du HLA de classe II. Elles ne sont donc pas rejetées par l’organisme receveur.
• Capables de donner un certain nombre de lignées différentes : adipocytes, ostéocytes, fibroblastes, chondroblastes, myocytes…. (Mais en principe pas des pneumocytes)

Question 3

Comment est leur sécrétome ?

Answer 3

• Présence d’un sécrétome extrêmement riche : chémokines, facteurs de croissance (épithéliaux, angiogéniques), enzymes anti-oxydantes et microvésicules (intéressantes sur le plan thérapeutique car elles contiennent notamment des ARN messagers, protéines, lipides etc).
• Ce sécrétome leur donne un phénotype anti inflammatoire et immunomodulateur

Question 4

Utilitée à viée thérapeutique ? (2)

Answer 4

• Utilité à visée thérapeutique :
  • CSM et greffe tissulaire (régénération des tissus) : réparation cardiaque et ostéogénèse imparfaite
  • CSM et propriétés immuno-modulatrices : traitement de la GVH, insuffisance rénale, hépatite, diabète

Question 5

Nombreux modèles expérimentaux dans lesquels l’injection de CSM semble être efficace ; (5)

Answer 5

Pathologies pulmonaires avec efficacité des CSM :

• Agressions alvéolaires aigues : induites par exemple par l’endotoxine, ou directement des pneumopathies bactériennes, ou des sepsis d’origine digestive entrainant un SDRA.
• Atteintes pulmonaires fibrosantes : Modèle expérimental le plus utilisé : bléomycine
• Bronchodysplasie : induite par l’hyperoxie
• Emphysème : irradiation et/ou injection de papaïne
• Hypertension artérielle pulmonaire : induite par la monocrotaline

Question 6

Voir 3 expérience dans le cours :

• Modèle de SDRA LPS : effet anti-oedémateux, anti-inflammatoire, amélioration survie souris.
• Modèle SDRA E coli : diminution croissance bactérienne
• Le milieu conditionné parait légèrement plus efficace que le traitement par CSM dans la diminution de l’oedème lésionnel -> rôle important du sécrétome dans l’activité des CSM

Question 7

• Modèle fibrose bléomycine : effet anti-fibrosant et anti-inflammatoire à la phase aiguë
• Modèle injection Silice : effet anti-inflammatoire et anti-granulomteux mais transitoire et partiel

Question 8

3 hypothèses des effets des CSM ?

Answer 8

• Transdifférenciation des PII ?
• Effet paracrine ?
• Effet juxtacrine : transfert de mitochondrie au pneumocyte

Question 9

Comment être sur que des CSM se transforment en PII ?

Answer 9

Si les souris témoins à qui on injecte des cellules souches de MO de souris SPC-GFP ont une fluorescence verte retrouvée au niveau histologique pulmonaire, alors il y a présence de CSM de la cellule hôte avec une différenciation de celles-ci en pneumocytes de type II.

Conclusion : Ces travaux récents (et d’autres) utilisant des techniques plus sophistiquées (marquage des pneumocytes de type II par SPC-GFP, microscopie en déconvolution…) ont montré que ni les cellules de moelle osseuse ni les cellules souches hématopoïétiques purifiées ne pouvaient se transdifférencier en pneumocytes. Les résultats trouvés initialement sont probablement liés à des techniques imprécises (images d’addition…).

Question 10

CSM et action anti-inflammatoire :

Les CSM induisent la production (directe ou indirecte via les macrophages) d’IL-10, cytokine anti-inflammatoire

La production de cathélicidine par les CSM peut freiner la croissance
bactérienne

Angiopoiétine 1 d’être à l’origine de cet effet protecteur surla perméabilité

les CSM favorisent les moyens de défense de l’hôte et notamment la phagocytose

le KGF semble impliqué dans l’effet protecteur des CSM humaines sur les fonctions de transports ioniques.

Les ARN messagers (de KGF, Angiopietine 1…) produits par les CSM seraient présents dans les microvésicules et seraient exprimés par des cellules hôtes qui vont libérer du KGF lequel va jouer un rôle de facteur de croissance.

Les CSM ont une activité de protection des transporteurs de sodium à
l’origine de la clairance du fluide alvéolaire, notamment via l’activité du KGF.

Question 11

En conclusion, les mécanismes responsables de la restauration de la clairance alvéolaire par le KGF sont :

• Effet mitogène sur les cellules alvéolaires de type II, augmentant la capacité de transport de l’épithélium
• Effet cytoprotecteur du KGF diminuant la perméabilité paracellulaire et/ou l’apoptose des cellules épithéliales
• Le KGF pourrait augmenter la transcription des protéines impliquées dans le transport alvéolaire du sodium: ENaC & NaKATPase
• Le KGF pourrait augmenter l’adressage des canaux de type ENaC à la membrane apicale des cellules, un processus rapide déjà observé après stimulation de l’AMP cyclique en hypoxie (J Biol Chem, 2002)

Les CSM aident les pneumocytes à garder leur phénotype initial en
conditions de stress.

Question 12

2 facterus anti-apopototiques libérés par CSM ?

Answer 12

2 facteurs anti-apoptotiques libérés par les CSM semblent importants pour Pneumocytes II :
- KGF
- HGF
-> inhibent les facteurs pro-apoptotiques dépendants de HIF ou des radicaux libres de
l’oxygène produits par les mitochondries lors de l’hypoxie.

Question 13

Intérêt : ce transfert direct de mitochondries entre CSM et PII permet aux
pneumocytes de maintenir une « énergie » normale lorsqu’ils sont agressés par le LPS et donc une meilleure survie et une meilleure fonction des pneumocytes II.

Question 14

Interets des CSM : Attirées sur le site lésionnel, les CSM favorisent par différents mécanismes (juxtacrines et paraffines) la réparation alvéolaire.

Limites des CSM : Durée de vie (15 jours maximum car éliminées par le système réticuleendothélial) limitée des CSM sur le site lésionnel

Risques des CSM : transformation en fibroblastes participant à la fibrose ? Risque de transformation cancéreuse ?

Utilisation des CSM dans la FPI avec une étude de sécurité ne retrouvant pas d’effet délétère des CSM.

Utilisation dans les SDRA COVID : Metanalyse de 22 études avec 371 patients au total : mortalité diminuée et effets secondaires du COVID diminués -> effet thérapeutique prometteur dans les SDRA