CE18 - Innovation Biomédicale

Cellules stromales du tissu adipeux en thérapie cellulaire des parodontites: régénération du parodonte profond.par restauration de l’homéostasie hôte-microbiome – ASC-PARO

Projet ASC-PARO. Cellules stromales du tissu adipeux en thérapie cellulaire des parodontites: régénération du parodonte profond par restauration de l’équilibre hôte-microbiome.

Grâce aux propriétés des cellules souches/stromales du tissu adipeux (ASC), la thérapie cellulaire s’avère une stratégie prometteuse dans la prise en charge des pathologies immuno-infectieuses, notamment les parodontites. Le projet ASC-PARO a donc pour but de démontrer l’efficacité de la thérapie cellulaire des parodontites par ASC sur des modèles précliniques et d’en décrypter les mécanismes.

Thérapie cellulaire des parodontites par ASC : preuve de concept et mécanismes biologiques

Les parodontites sont des maladies inflammatoires chroniques à composante bactérienne caractérisées par une destruction des tissus de soutien de la dent ou parodonte. Les lésions résultent aussi bien de la virulence de la microflore pathogène pour le parodonte que d’une réponse immunitaire innée exacerbée. Les thérapies régénératives conventionnelles des parodontites s’avèrent décevantes et peu prévisibles car elles sont dirigées vers la réparation des tissus perdus sans prise en compte préalable et adéquate de l’histoire même de la maladie et notamment de l’inflammation. En effet, dans le but de restaurer et maintenir à long-terme l’architecture et la fonction du parodonte, il est crucial que le recrutement des progéniteurs endogènes à l’origine de la régénération tissulaire soit corrélé au rétablissement d’une flore saine associée à un contrôle de la réponse de l’hôte. <br />L'objectif du projet ASC-PARO est d'établir de nouveaux concepts de médecine régénératrice en parodontologie en fournissant une base solide pour une thérapie innovante des parodontites consacrée à la fois aux causes et à la régénération tissulaire en tirant parti de l'effet anti-infectieux, immunomodulateur et pro-régénératif des ASC. <br />Ce projet est composé d'objectifs spécifiques incluant le décryptage des mécanismes biologiques, de nouvelles approches thérapeutiques et l'amélioration des technologies, divisés en quatre objectifs : <br />- Caractérisation in vitro des propriétés anti-infectieuses, immunomodulatrices et de différenciation cellulaire parodontale des ASC, <br />- Etude des mécanismes biologiques impliqués dans l'efficacité des ASC pour traiter et régénérer les lésions parodontales, <br />- Définition des conditions optimales pour les procédures de thérapie des parodontites par ASC, <br />- Validation de la thérapie par ASC dans la prise en charge de la parodontite spontanée sur un modèle préclinique.

Nous utilisons différentes approches méthodologiques et différents modèles. Des ASC et des produits sanguins dérivés des plaquettes (lysats plaquettaires) d’origines humaines et murines sont utilisés pour les études in vitro et in vivo. La caractérisation des ASC in vitro et la mise au point du porteur des cellules sont évalués par des techniques d’induction par milieux et co cultures spécifiques et les analyses sont effectuées par microarrays, cytométrie, Elisa, histochimie et immunodétection. Nous utilisons notre modèle original de parodontite murine pour la mise en évidence de l’effet de la greffe d’ASC sur la dysbiose, l’inflammation et la régénération parodontale, grâce à l’analyse microscopique, la cytométrie des populations immunitaires et le MySeq pour le microbiote. Enfin, un modèle pré clinique de parodontite spontanée est utilisé pour évaluer les effets de la greffe d’ASC autologue par un suivi clinique parodontal sur 5 mois et demi, assortis de prélèvement de flore parodontale et de fluide sulculaire, et d’une imagerie 3D.

Le premier objectif a consisté à étudier les propriétés intrinsèques des ASC humaines du corps adipeux de la bouche par rapport aux ASC de la graisse sous-cutanée. Nous avons entièrement caractérisé les ASC des deux origines. De plus, nous avons réalisé des microArrays sur des échantillons de tissus. Le deuxième objectif était de comparer leurs propriétés antibactériennes car nous avions des résultats préliminaires intéressants concernant les ASC issues de la graisses sous cutanée. De plus, un pool de lysats plaquettaires d'origine humaine a été utilisé tout au long de l'étude pour mettre au point les véhicules cellulaires ou biohybrides. À l'aide d'outils statistiques novateurs, la meilleure combinaison de réactifs nécessaires pour former la coagulation plaquettaire a été définie. Nous avons optimisé la réalisation du coagulat plaquettaire pour améliorer la viabilité cellulaire, la prolifération, la migration et les propriétés mécaniques et cinétiques.
Pour les expériences in vivo, un groupe de souris avec parodontite a été greffé avec des ASC. Quatre mois après, l'impact des greffes sur le contrôle de l'inflammation parodontale a été évalué par la mise en évidence des populations de cellules immunitaires locales et régionales dans les ganglions lymphatiques cervicaux et la rate. La greffe d'ASC semble diminuer le pourcentage de lymphocytes CD4/Th17 positifs. Dans les essais sur le modèle pré-clinique, nous n'avons enregistré aucun événement indésirable lié à la greffe d’ASC en biohybride. Les échantillons sous-gingivaux (pour l’analyse du microbiome et de l'inflammation locale) sont conservés congelés pour être analysés en une seule fois à la fin de l'étude. A chaque point stratégique de l'étude, chaque sujet subit un scanner avec et sans agent de contraste, ce qui nous a permis de mettre au point une méthodologie permettant de quantifier la régénération osseuse alvéolaire, la perfusion du ligament parodontal et des tissus gingivaux.

Nous avons commencé l’analyse par histologie et immunodétection des propriétés immunomodulatrices des ASC dans le modèle murin. L’exploration du potentiel de différenciation parodontale et des propriétés angiogéniques des ASC humaines ne fait que commencer. Les profils d'expression génique issus des microArrays sont en finalisation d'analyse et des marqueurs biologiques susceptibles de jouer un rôle crucial dans le potentiel d’action des ASC sont en cours d’identification. Nous avons extrait l'ADN dans des mandibules de souris traitées par ASC qui seront explorées par analyse métagénomique (analyse MiSeq) pour vérifier l'impact de la greffe sur le microbiote parodontal. Nous démarrerons prochainement les greffes de biohybrides avec ou sans ASC dans un modèle d’implantation sous cutanée chez la souris afin de démontrer son efficacité en tant que porteur d’ASC dans des applications de thérapie cellulaire.
Nous poursuivons l’inclusion des sujets dans l’étude pré clinique. Nous analysons actuellement grâce à un examen clinique approfondi et suivi, et à l’imagerie 3D, les effets de la greffe d’ASC en coagulât plaquettaire sur la régénération des lésions parodontales dans ce modèle. Les premiers résultats sont déjà très prometteurs.

Nous avons pour l’instant publié 3 articles dans des revues internationales:
1. Periodontal Tissue Regeneration Using Syngeneic Adipose-Derived Stromal Cells in a Mouse Model. Lemaitre M, Monsarrat P, Blasco-Baque V, Loubières P, Burcelin R, Castei

Cellules stromales du tissu adipeux en thérapie cellulaire des parodontites: régénération du parodonte profond.par restauration de l’homéostasie hôte-microbiome

Les parodontites sont des maladies inflammatoires chroniques dysbiotiques caractérisées par une destruction des tissus de soutien de la dent (ou parodonte profond, i.e cément, os alvéolaire et desmodonte), entrainant la perte des dents et initiant ou aggravant des désordres systémiques. Les lésions résultent aussi bien de la virulence de la microflore paropathogène que d’une réponse immunitaire innée exacerbée. Les thérapies régénératives conventionnelles des parodontites s’avèrent décevantes et peu prévisibles car elles sont dirigées vers la réparation des tissus perdus sans prise en compte préalable et adéquate de l’étio-physiopathologie de la maladie et notamment de l’inflammation. En effet, dans le but de restaurer et maintenir à long-terme l’architecture et la fonction du parodonte, il est crucial que le recrutement des progéniteurs endogènes à l’origine de la régénération tissulaire soit corrélé au rétablissement d’une flore saine associée à un contrôle de la réponse de l’hôte.
Grâce aux propriétés antibactériennes, immunoregulatrices et pro-régénératives des cellules mésenchymateuses (MSC), la thérapie cellulaire est une stratégie prometteuse dans la prise en charge des pathologies immuno-infectieuses, notamment les parodontites. Parmi les MSC, les cellules stromales du tissu adipeux (ASC), qu’elles soient d’origines extra-orales/sous-cutanée, ou intra-orales/du corps adipeux de la joue, pourraient s’avérer de bonnes candidates en thérapie cellulaire des parodontites, étant données leur disponibilité et le peu de morbidité lié à leur prélèvement. Néanmoins, il est crucial de déterminer laquelle de ces deux sources est la mieux adaptée à la prise en charge globale de la maladie parodontale. De plus, bien que certains matériaux comme les concentrés plaquettaires aient été suggérés potentialiser l’activité des cellules implantées, il n’y a pas de consensus sur un porteur idéal en thérapie cellulaire des parodontites. Par ailleurs, les études sur la greffe de MSC en régénération parodontale ont été réalisées sur des modèles peu pertinents, aux lésions générées mécaniquement. Aussi, les évènements biologiques qui y sont associés ainsi que les procédures opératoires demeurent obscurs et restent à définir sur des modèles plus adaptés.
Le projet ASC-PARO a donc pour but de démontrer l’efficacité de la thérapie cellulaire des parodontites par ASC et d’en décrypter les mécanismes. L’étape la plus importante est l’essai de greffe d’ASC dans un modèle préclinique de parodontite spontanée du chien, chez lequel seront mises en évidence la régénération du parodonte profond et la restauration de l’homéostasie hôte-microbe. Ce modèle sera utilisé pour la première fois dans cette application et permettra de définir également les étapes de la procédure opératoire à visée translationnelle, avec la conception d’un nouveau matériau porteur des cellules, un coagulât plaquettaire, adapté à l’architecture lésionnelle et formulé pour potentialiser les fonctionnalités in situ des ASC. Afin d’atteindre ce but ultime du projet, nous comparerons en premier lieu les caractéristiques in vitro de progéniteurs des ASC d’origines crânio-faciale et troncale. Cette étape sera aussi orientée vers la compréhension des phénomènes biologiques impliqués dans les activités anti-infectieuses, anti-inflammatoires et de différenciation vers les phénotypes cellulaires du parodonte, in vitro, et in vivo dans notre modèle original physiopathologique de parodontite chez la souris. Basé sur le haut niveau de compétences des membres de notre consortium qui se sont agrégés autour de la médecine orale, notre projet combine des approches multidisciplinaires dans le but d’offrir pour la première fois l’opportunité de comprendre et de poser les concepts clés d’une nouvelle thérapie cellulaire des parodontites.

Coordinateur du projet

Faculté de Chirugie dentaire de Toulouse (Laboratoire public)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Faculté de Chirugie dentaire de Toulouse
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale
Centre National de la Recherche Scientifique / STROMALab
Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse

Aide de l'ANR 571 843 euros
Début et durée du projet scientifique : octobre 2016 - 36 Mois

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