L’insuffisance cardiaque est un problème majeur de santé publique dans les pays industrialisés. Sa prise en charge thérapeutique est incomplètement efficace et ne permet qu’un ralentissement de l’évolution de la pathologie.
Dans ce cadre, la thérapie cellulaire constitue une avancée prometteuse dans le traitement de cette pathologie, actuellement considérée irréversible. Néanmoins, aucun type cellulaire investigué jusqu’alors ne remplit l’ensemble des critères de la cellule « idéale » définie par sa capacité de réparation, des facilités d’isolement et d’administration, une absence de risque immunologique ou tumoral, et un rapport coût-efficacité favorable.
L’UMR 703 PAnTher INRA/Oniris a isolé et caractérisé une population marginale de cellules souches adultes à partir de muscle sain, les cellules MuStem (Rouger et al., 2007). Elle a établi la preuve de concept de l’administration systémique de ces cellules chez le chien myopathe, modèle cliniquement pertinent de la dystrophie musculaire de Duchenne, et démontré son efficacité thérapeutique. Cette administration évite la dégradation de l’état clinique général des chiens myopathes et permet une limitation des dommages musculaires ainsi qu’une augmentation de la régénération (Rouger et al., 2011).
Les explorations tissulaires révèlent des modalités d’action sur un grand nombre de processus biologique à l’échelle du tissu musculaire squelettique mais aussi respiratoire (Robriquet et al., 2015, 2016 ; Lardenois et al., 2016). Fort de ces résultats positionnant la cellule MuStem comme candidat potentiel aux traitements de dystrophie musculaire, l’isolement et la caractérisation de la cellule humaine équivalente ont été établis.Les données expérimentales d’ores et déjà collectées laissent entrevoir une faisabilité réelle de confection d’un médicament de thérapie innovant en médecine régénératrice.
Ces dernières années, des cellules murines similaires ont montré un effet bénéfique dans un contexte de lésion cardiaque (Oshima et al., 2005 ; Pay et al., 2005 ; Sekiya et al, 2013). Par ailleurs, les cellules souches mésenchymateuses ont été présentées comme étant capables de moduler la fonction cardiaque principalement par l’intermédiaire de leurs facteurs trophiques notamment véhiculés par les exosomes (Valadi et al., 2007 ; Sassoli et al., 2012, 2014 ; Nakamura et al., 2015).
L’ensemble de ces données laisse suggérer que des cellules souches non résidentes du muscle cardiaque pourraient constituer un support biologique intéressant pour la mise en place d’approche de thérapie cellulaire dans un contexte de pathologie cardiaque.
Objectifs du projet
L’objectif général du projet est de définir si les cellules MuStem peuvent interagir avec les cellules du muscle cardiaque.
Pour cela, nous chercherons à analyser :
- les interactions directes par contact entre ces populations et indirectes par les produits de sécrétion concentrés dans les exosomes grâce au développement de systèmes de co-culture en 3D de cardiomyocytes et de fibroblastes cardiaques
- les conséquences de l’administration de cellules MuStem dans un contexte de cardiopathie ischémique en termes d’intégration et de survie des cellules mais également de remaniement tissulaire et de fonction cardiaque
Résultats attendu
Les expériences in vitro nous permettront de
- montrer l’acquisition d’un profil cardiomyogénique par les cellules hMuStem
- déterminer les facteurs paracrines permettant d’agir sur la sphère cardiaque
- définir l’impact des cellules MuStem sur les propriétés des cardiomyocytes
Les expériences in vivo développées dans un modèle de rat immunodéficient nous permettront de montrer
- une réparation de la zone infarcie myocardique après administration des cellules hMuStem et/ou de leurs exosomes
- une amélioration des propriétés fonctionnelles cardiaques
Méthodologie
L’engagement des cellules hMuStem dans la lignée cardiomyogénique de même que leur production de facteurs solubles seront analysés in vitro par des techniques d’immunocytochimie, de biologie moléculaire et biochimiques.
Les propriétés de contractilité, d’excitabilité et de sécrétion des cardiomyocytes seront explorées in vitro avec la mise en place d’un système de co-culture 3D et de tests biochimiques, histologiques et fonctionnels.
Des protocoles d’administration intramyocardique et intraveineuse des cellules hMuStem seront mis en place in vivo dans deux modèles de cardiopathies ischémiques générés chez des rats immunodéficients par ligature coronaire.
L’efficacité de ces approches thérapeutiques sera déterminée par analyse histologique (intégration tissulaire), échographie, tests fonctionnels et par analyse moléculaire.
La finalité de ce projet sera de définir si les potentialités des cellules MuStem peuvent s’étendre au tissu cardiaque.
Ces résultats innovants dans le domaine de la médecine régénératrice nous permettraient de proposer l’agent thérapeutique MuStem dans le domaine des affections cardiaques.