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  • UNIVERSITE DE VERSAILLES SAINT-QUENTIN-EN-YVELINES

    UFR des sciences

    Ecole doctorale des Gnomes aux organismes

    THESE

    Prsente pour obtenir le grade de

    DOCTEUR DUNIVERSITE

    Par

    Sabine FRANCOIS

    Etude de la capacit plastique des Cellules Souches Msenchymateuses humaines (CSM) aprs irradiation du

    tissu receveur : approche thrapeutique de latteinte multi-organe radio-induite

    Soutenance le 27 janvier 2006

    Devant le jury compos de : Monsieur le Professeur Bernard MIGNOTTE Prsident Monsieur le Professeur Michel AROCK Rapporteur Monsieur le Professeur Pierre CHARBORD Rapporteur Monsieur le Professeur Luc DOUAY Examinateur Monsieur le Docteur Dominique THIERRY Directeur de thse

  • 2

    Le vrai peut quelquefois ntre pas vraisemblable Nicolas Boileau, 1636-1711

  • 3

    Remerciements

    Ce travail a t ralis sous la responsabilit de Dominique Thierry dans le laboratoire de Thrapie

    Cellulaire et de Radioprotection accidentelle (LTCRA) lInstitut de Radioprotection et de Sret

    Nuclaire (IRSN), de Fontenay-aux-roses et de lhpital St Antoine Paris. Je remercie vivement

    Dominique Thierry qui a dirig cette thse, pour la confiance quil ma tmoign et ses conseils.

    Je tiens exprimer mes plus sincres remerciements Monsieur le Professeur Norbert-Claude

    GORIN qui a su se rendre disponible pour me conseiller et qui me fait, aujourdhui, lhonneur de

    prsider le jury de cette thse.

    Jexprime ma profonde reconnaissance Messieurs les Professeurs Michel AROCK et Pierre

    CHARBORD davoir accept dtre rapporteurs de ce travail. Je les remercie du temps quils mont

    consacr et de leurs questions et remarques qui ont amlior mon manuscrit et affut ma rflexion.

    Je remercie galement le Professeur Bernard MIGNOTTE davoir bien voulu valuer cette thse en

    participant au jury en tant quexaminateur.

    Je tiens exprimer toute ma gratitude Monsieur Alain CHAPEL qui a su guider ce travail avec

    enthousiasme et comptence. Merci pour les nombreux conseils dont tu mas fait profiter, merci pour

    ta pdagogie, la confiance que tu as eu dans mon travail et tes encouragements permanents. Merci

    encore de mavoir donn lopportunit dexposer nos travaux dans de nombreux congrs. En tant que

    ta premire thsarde, jai pris un grand plaisir travailler avec toi sur un sujet si prometteur pour

    lequel mme de lautre ct de lAtlantique ils ont trouv nos travaux fortement intressant (en

    souvenir de la Nouvelle Orlans).

    Je remercie galement Monsieur le Docteur Patrick GOURMELON, Madame Jocelyne

    AIGUEPERSE, Monsieur Philippe VOISIN de mavoir accueilli au sein de leurs quipes et de

    mavoir donn les moyens ncessaires la ralisation de ce travail. Je leur prie de croire en ma

    sincre reconnaissance.

    Je remercie infiniment Mme Bndicte ALLENET, Mme Noelle MATHIEU, Mme Johanna

    STEPHANI-FRICK, Mme Sandrine BOUCHET et Mlle Christelle MAZURIER, de mavoir fait

    profiter de leur rigeur scientifique, leurs conseils et leurs soutiens.

    Je noublie pas Monsieur Jean-Marc BERTHO, Mme Pasacle MONTI et Mme Christelle

    DEMARQUAY pour mavoir aid par leurs rflexions scientifiques constructives apportes tout au

    long de ces travaux au cours de nos runions de travail.

  • 4

    Je souhaite remercier, tout particulirement trois personnes qui ont form le microenvirronement de

    ma thse. Merci X 106 (ce nest pas la concentration dune greffe) Mlle Amandine SACHE,

    Monsieur Moubarak MOUISEDDINE et Mme Alexandra LEPAUL qui mont offert leurs

    comptences et leurs soutiens et qui de part leur motivation mont aid achever de nombreux

    travaux et ce toujours dans la joie durant ses trois annes.

    Merci galement Mlle Muriel ISOIR et Mme Marie LEPESANT pour notre soutien mutuel entre

    thsardes et nos sjours aux journes des thses.

    Je remercie galement Morad, Agns, Sandra, Mamar, Olivier, Frdrique, Fabien, Valrie et tous

    mes collgues du SRBE pour leurs conseils, leurs encouragements et pour tous les moments passs

    ensemble.

    Je noublie pas Magali et williams qui sont mes amis prcieux et qui affrontent depuis de longues

    annes mes dboires informatiques et autres

    Un grand merci Cyril, qui ma soutenu et support avec un calme olympien. Je te remercie trs

    sincrement pour toute lattention et la patience que tu as eu envers moi ces derniers mois.

    Enfin, je remercie de tout mon cur mes parents, mes grands parents et Jacques qui ont su me

    transmettre leur persvrance et leur passion du travail. Merci davoir cru en moi chaque seconde

    et de mavoir paul, support et redress dans les moments difficiles. Merci de moffrir la chance de

    raliser mes projets dans les meilleures conditions. Je remercie la cigogne qui ma dpos prs de

    vous ce 25 dcembre 1976.

  • 5

    RESUME : .................................................................................................. 1

    Valorisation du travail :................................................................................ 2

    GLOSSAIRE ................................................................................................ 3

    Liste des Figures ........................................................................................ 5

    Liste des Tableaux ...................................................................................... 6

    INTRODUCTION........................................................................................... 9

    1. Les cellules souches de lorganisme adulte ..........................................10

    1.1. Lhomostasie tissulaire et les cellules souches .................................... 10 1.2. La moelle osseuse ........................................................................ 13

    2. Les cellules souches msenchymateuses..............................................15

    2.1. Les diffrentes origines tissulaires des CSM ......................................... 15 2.2. Le caractre souche des CSM de la moelle osseuse ................................ 15

    2.2.1. Auto renouvellement et prolifration des CSM............................. 15 2.2.2. Capacit de diffrenciation in vitro des CSM............................... 16

    2.3. Caractrisation des CSM de la moelle osseuse ...................................... 19 2.3.1. Phnotype des CSM ............................................................. 19 2.3.2. Htrognit des CSM : sous-populations de CSM humaines............ 20 2.3.3. Les CSM sont des rservoirs de cytokines ................................... 21 2.3.4. La tlomrase est inactive dans les CSM isoles de MO................... 22

    3. Fonctionnalit des cellules souches msenchymateuses ..........................23

    3.1. Fonctionnalit in vitro des CSM........................................................ 23 3.1.1. CSM et soutien de lhmatopose ........................................... 23 3.1.2. Effet immunomodulateur des CSM............................................ 24

    3.2. Greffe de CSM dans des modles animaux et essais cliniques .................... 24 3.2.1. CSM et soutien de lhmatopoise in vivo................................... 24

    3.2.1.1. Greffe de CSM dans des modles animaux .................................. 24 3.2.1.2. Essais cliniques .................................................................. 25

    3.2.2. Effet immunomodulateur des CSM in vivo................................... 26 3.2.2.1. Greffe de CSM dans des modles animaux .................................. 26 3.2.2.2. Essais cliniques .................................................................. 26

    3.2.3. CSM et la rparation tissulaire in vivo ....................................... 27 3.2.3.1. Greffe de CSM dans des modles animaux .................................. 27 3.2.3.2. Essais cliniques .................................................................. 31

    4. Rponse biologique des tissus irradis ................................................32

    4.1. Rponse aux dommages lADN ....................................................... 32 4.2. Irradiation de tissu sain ................................................................. 33

    4.2.1. De la mort cellulaire la dpltion tissulaire radio-induite ............. 33 4.2.2. Les irradiations accidentelles svres ....................................... 35

    4.2.2.1. Le syndrome dirradiation aigue (SIA) ....................................... 35 4.2.2.2. Le syndrome gastro-intestinal................................................. 37 4.2.2.3. Le syndrome hmatopotique................................................ 38 4.2.2.4. Les brlures radio-induites .................................................... 40 4.2.2.5. Latteinte vasculaire radio-induite........................................... 41 4.2.2.6. Le syndrome crbro-vasculaire .............................................. 42

    4.3. Irradiation thrapeutique dans le traitement des cancers et effets tardifs.... 42 But de ltude ..........................................................................................45

    MATERIELS ET METHODES ............................................................................48

  • 6

    5. Obtention des CSM partir de MO humaine ..........................................48

    5.1. Isolement des cellules mononucles de la MO humaine ........................... 48 5.2. Mise en culture des CSM humaines .................................................... 48 5.3. Analyse phnotypique des CSM humaines isoles de MO........................... 49 5.4. Etude du potentiel de diffrenciation m