Cellules pluripotentes induites (iPS) et ingénierie ostéo-articulaire – IPSIOAT

Le traitement des atteintes ostéoarticulaires par ingénierie tissulaire se heurte à certains écueils, au nombre desquels figure l’obtention d’un contingent cellulaire possédant les qualités progénitrices requises. Les cellules actuellement utilisées (chondrocytes, ou cellules souches mésenchymateuses, CSM) ont permis le développement d’approches cliniques préliminaires mais ont également souligné l’utilité de lignées optimisées, colonisant des biomatériaux fonctionnalisés.
Les développements technologiques récents sur les cellules souches embryonnaires (CSE) ont permis une meilleure compréhension des mécanismes de la reprogrammation cellulaire, même si cette dernière n’est pas totalement élucidée. Ces avancées ont également permis l’émergence d’une nouvelle lignée, les cellules pluripotentes induites ou iPS, dont les caractéristiques s’apparentent à celles des CSE, sans en présenter les limites éthiques.
Ce projet propose d’évaluer les capacités des iPS pour l’ingénierie cellulaire/tissulaire des atteintes ostéo-articulaires, dans un système 3D in vitro puis in vivo (os et cartilage).
Actuellement, la production d’iPS est largement tributaire de l’utilisation de virus recombinants défectifs nécessitant une intégration au génome de la cellule hôte, susceptibles de provoquer une dérive potentielle vers un phénotype néoplasique. Nous proposons dans un premier temps de développer et valider un nouveau protocole de production des iPS, en levant ce verrou technologique par deux angles différents et complémentaires : (1 une sélection du contingent cellulaire à reprogrammer; (2) l’utilisation d’une méthode non-virale de transfert des gènes pour la reprogrammation
Il s’agira donc, en se basant sur l’expérience et les compétences acquises par les différents partenaires (ingénierie ostéo-articulaire, transfert de gènes, production d’iPS), de :
(1) déterminer les potentialités de reprogrammation en iPS de différentes populations cellulaires (CSM adipeuses ou osseuses, fibroblastes, kératinocytes) à l’aide de constructions virales. L’hypothèse sous-jacente à l’utilisation de CSMs est qu’en raison de leur état de pluripotence, les nombre et quantité de facteurs à transduire seront réduits, ce qui par conséquent limitera les risques oncogènes.
(2) d’explorer la possibilité de produire des iPS à partir de la population sélectionnée par une méthode de reprogrammation non virale, L’électroporation (EGT), qui limite les risques d’intégration des transgènes dans le génome
(3) d’optimiser la production de cellules cartilagineuses et osseuses à partir de ces iPS en utilisant des modèles de culture en 2D et 3D.
(4) d’étudier in vivo le potentiel chondrogène et ostéogène des cellules ainsi produites dans des modèles ectopiques et orthotopiques.
(5) d’étudier à long-terme le devenir in vivo et le potentiel de dissémination à d’autres tissus de ces cellules cartilagineuses et osseuses produites à partir de ces IPS.
Ainsi, ces travaux nous permettront alors de proposer un protocole de production d’iPS qui s’affranchit (1) de l’utilisation des vecteurs viraux intégratifs et (2) génère des iPS à partir d’un contingent cellulaire moins différencié. La combinaison de ces deux axes réduira considérablement les risques oncogènes potentiels et favorisera l’utilisation d’iPS dans des protocoles de thérapie cellulaire et d’ingénierie tissulaire appliqués aux pathologies ostéoarticulaires, mais également grâce à la mise en place d’un système de banque, leur utilisation pour d’autres applications thérapeutiques nécessitant un contingent cellulaire possédant des potentialités de différenciation multiple (cardiaque, neuronale,…).