Centre de Référence Maladies Rares

U1035 INSERM

Biothérapie des Maladies Génétiques Inflammatoires et Cancers (BMGIC)

FR : Biologie Fondamentale Appliquée à la Médecine

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Équipe Cellules Souches Hématopoïétiques Normales et Leucémiques
Projet 4.3

Développement et conception des techniques d’étude, de conservation et d’expansion des cellules souches hématopoïétiques pour les thérapies cellulaires

Description :

Notre projet s’articule autour de 3 axes majeurs :

  1. la conception, le développement et le passage au niveau grade clinique des procédures ex vivo de préparation et de transformation des greffons à partir de cellules souches et progéniteurs hématopoïétiques (CSH et PH) ainsi que de cellules souches mésenchymateuses (CSM) (quelles que soient les sources de ces cellules : moelle osseuse, sang périphérique en homéostasie, sang périphérique mobilisé, tissu adipeux…),
  2. la conservation subséquente de ces greffons.
  3. la possibilité d’utiliser les lymphocytes T gamma/delta comme une immunothérapie potentiellement efficace contre les leucémies.

Concernant les points 1. et 2.

La conception de la procédure ex vivo dépend du contexte précis d’application. C’est pourquoi, pour chaque contexte particulier, les populations d’intérêt de CSH et PH seront définies ainsi que les stratégies pour les amplifier en fonction des besoins spécifiques. Ce développement est en lien étroit avec les résultats de recherche fondamentale de notre groupe mais aussi d’autres groupes et, en particulier, avec le concept de «Oxygen Stem Cell Paradigm» qui repose notamment sur des concentrations d’oxygène (O2) appropriées, un choix de cytokines permettant/potentialisant la réponse cellulaire aux basses concentrations d’O2, ainsi que sur les capacités anti-oxydantes du milieu de préparation/transformation des greffons.

Dans un premier temps, le projet a pour but de caractériser les mécanismes moléculaires impliqués dans le phénomène de maintien/amplification des cellules souches hématopoïétiques à basse concentration d’oxygène en présence ou en absence de cellules souches mésenchymateuses. Cette étape repose sur une approche directe des cellules souches basée sur une population très enrichie en CSH, appelée “Side Population” (SP). Dans ce contexte, l’identification de gènes et/ou de protéines impliqués dans la régulation des cellules souches SP (maintien à l’état CSH et amplification ou activation de la différenciation) en condition de basse concentration d’oxygène ou dans un milieu riche en antioxydants servira ensuite au développement d’outils moléculaires spécifiques afin de permettre le contrôle de l’amplification et de la différentiation des CSH ex vivo pendant les phases de préparation et de transformation des greffons qui sont réalisées à 20% d’O2 (concentration atmosphérique).
En parallèle, la signature métabolique des CSH sera caractérisée à l’aide de la technologie SeaHorse (consommation de glucose et type de glycolyse utilisée par les cellules) mais également par spectroscopie RMN HRMAS (concentration en métabolites intracellulaires). Cette analyse permettra de déterminer les besoins spécifiques des CSH pour leur maintien/amplification et ainsi de développer des conditions de préparation/transformation des greffons répondant à ces besoins. Une approche similaire en présence de CSM sera réalisée et permettra d’identifier le type d’interaction CSH/CSM nécessaire au maintien des CSH à basse concentration d’oxygène.
En complément de la conception de ces procédures ex vivo de préparation/transformation, l’ingénierie des greffons concerne également la conservation des cellules traitées ex vivo. Cette conservation est basée à la fois sur l’hypothermie (+4°C) et la congélation (cryopréservation). Pour développer ces sujets complexes de recherche, les approches que nous explorons sont étroitement basées sur nos données concernant le phénomène d’hibernation cellulaire, elles-mêmes en lien étroit avec le concept de «Oxygen Stem Cell Paradigm». Le développement de ces procédures à l’échelle clinique est accéléré dans nos conditions du fait que : i) nous utilisons des réactifs et du matériel de grade clinique dès la mise en œuvre de nos projets chaque fois que cela est possible et ii) le développement préclinique est rendu possible par la présence dans notre environnement de toutes les conditions cliniques de thérapie cellulaire. De plus, la réussite du développement de greffons manipulés ex vivo est rendue possible par la possibilité d’utiliser des modèles in vivo (souris immunodéficientes, porcs miniaturisés…) pour la greffe de cellules humaines.

Concernant le point 3.

Nous explorons le répertoire des lymphocytes T gamma/delta de patients atteints de leucémies et les mécanismes potentiels d’échappement immunitaire développés au cours de ces maladies. En particulier, nous explorons la possibilité que les ligands solubles du TCR inhibent la reconnaissance des ligands membranaires par les récepteurs des lymphocytes T gamma/delta. Notre travail a pour but de définir dans quels cas il serait possible de proposer une immunothérapie adoptive lors de leucémies myéloïdes qui sont des pathologies hétérogènes et évolutives.
Une collaboration étroite avec les scientifiques en recherche fondamentale et les cliniciens est indispensable pour une efficacité de conception, de développement et de passage au grade clinique de ces procédures.

Publications relatives :

  • Repopulating hematopoietic stem cells from steady-state blood before and after ex vivo culture are enriched in the CD34+CD133+CXCR4low fraction. Lapostolle V, Chevaleyre J, Duchez P, Rodriguez L, Vlaski-Lafarge M, Sandvig I, Brunet de la Grange P, Ivanovic Z. Haematologica. () PMID: 29858385

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