Human Fetal Progenitor Tenocytes for Regenerative Medicine.

Tendon injuries are very frequent and affect a wide and heterogeneous population. Unfortunately, the healing process is long with outcomes that are not often satisfactory due to fibrotic tissue appearance, which leads to scar and adhesion development. Tissue engineering and cell therapies emerge as interesting alternatives to classical treatments. In this study, we evaluated human fetal progenitor tenocytes (hFPTs) as a potential cell source for treatment of tendon afflictions, as fetal cells are known to promote healing in a scarless regenerative process. hFPTs presented a rapid and stable growth up to passage 9, allowing to create a large cell bank for off-the-shelf availability. hFPTs showed a strong tenogenic phenotype with an excellent stability, even when placed in conditions normally inducing cells to differentiate. The karyotype also indicated a good stability up to passage 12, which is far beyond that necessary for clinical application (passage 6). When placed in coculture, hFPTs had the capacity to stimulate human adult tenocytes (hATs), which are responsible for the deposition of a new extracellular matrix during tendon healing. Finally, it was possible to distribute cells in porous or gel scaffolds with an excellent survival, thus permitting a large variety of applications (from simple injections to grafts acting as filling material). All of these results are encouraging in the development of an off-the-shelf cell source capable of stimulating tendon regeneration for the treatment of tendon injuries.

Utilisation d’un modèle de co-culture cellulaire pour l’évaluation in vitro du transport inverse du cholestérol

De nouveaux modèles cellulaires in vitro par transfert de milieu et par coculture ont été mis au point afin d’évaluer la capacité des HDL à éliminer l’excès de cholestérol des tissus périphériques et de le transporter vers le foie afin d’être excrété par le foie, un processus nommé le transport inverse du cholestérol (TIC). Le système cellulaire par transfert in vitro où des macrophages J774 sont gorgés de LDL acétylées et marqués au 3H-cholestérol a été préalablement établi afin de mesurer par scintillation l’efflux de cholestérol marqué vers le milieu de culture contenant des accepteurs de cholestérol. Ce milieu conditionné est transféré sur des cellules HepG2 afin d’étudier l’influx du cholestérol marqué. Ce dernier nous permet d’observer un transport de cholestérol de 25 % hors des J774 et un transport de 39 000 cpm dans les HepG2 en utilisant un milieu contenant 2 % de sérums humains mis en commun. Une stimulation des cellules J774 par l’AMPc augmente l’efflux et l’influx d’environ 45 %. Des tests de preuve de concept ont été effectués sur le système cellulaire par co-culture qui utilise des chambres de Boyden où les J774 sont localisées au fond d’un puits et les HepG2 dans un insert, et où le milieu est partagé entre les deux types cellulaires. On a déterminé qu’une confluence densité de 60 000 cellules/cm2 sur un insert constitué d’une membrane de polyester avec des pores de 3,0 μm, sans autre revêtement, permet d’observer un influx spécifique au sérum d’environ 6 000 cpm associés aux cellules HepG2, où 50 % des comptes radioactifs sont dans les cellules et l’autre moitié présente à la surface cellulaire.

Rôle de la qualité des tapis de cellules endométriales en co-culture autologue sur le développement embryonnaire

Introduction : La fécondation in vitro est de mieux en mieux connue et en amélioration constante, cependant les taux d’implantation et de grossesse sont encore bas (environ 35% par fécondation in vitro). Un des enjeux de l’amélioration de la fécondation in vitro est le développement embryonnaire et l’implantation. Pour cela, la co-culture des embryons sur un tapis de cellules endométriales maternelles autologues peut être utilisée pour améliorer le développement embryonnaire (taux d’embryon se développant jusqu’à J5 : blastocyste) et l’implantation. L’objectif de l’étude est d’étudier le lien entre la qualité du tapis cellulaire et le développement embryonnaire. Matériel et méthodes : Cette étude est une sous analyse de l’essai clinique randomisé en double aveugle OvoGen, comparant le taux de blastulation et de grossesse dans deux groupes randomisés : le groupe étude, dans lequel les embryons se développent sur un tapis cellulaire endométrial maternel et le groupe contrôle, dans lequel les embryons sont cultivés dans du milieu conventionnel. Nous avons analysé la qualité des tapis cellulaire du groupe étude (confluence des cellules, taux de cellules épithéliales et vitalité des cellules stromales) par rapport au développement embryonnaire et au taux de grossesse. Résultats : 50 tapis de cellules endométriales maternelles et 291 embryons sur les puits ont été analysés de 2012 à 2015 à la clinique ovo (Montréal, Québec). La qualité des embryons n’était pas changée par la qualité des tapis (p=0,65 pour la confluence, p=0,25 pour le taux de glande et p=0,92 pour la viabilité des cellules). En revanche, le taux de grossesse augmentait quand la confluence diminuait (p=0,022) et lorsque la viabilité des cellules stromales augmentait (p=0,001). De plus, la qualité des tapis était dépendante de la date de la biopsie : la biopsie faite à J7 après l’ovulation permettait une meilleure qualité de puits (confluence augmentée, p=0,045, taux de glande augmenté p=0,004 et viabilité stromales augmentée p=0,001) que la biopsie faite à J5 post ovulation. Discussion : Aucune des nombreuses études sur la co-culture ne porte sur la qualité des tapis cellulaire. Il est intéressant de noter que le taux de grossesse augmente avec la diminution de la confluence et l’augmentation de la viabilité des cellules stromales dans les puits contenant les embryons transférés. Comme il a déjà été démontré, (1)le jour de la biopsie endométriale influe sur la qualité du tapis cellulaire en coculture et pour que celui-ci soit de bonne qualité, il faut que l’endomètre soit réceptif (après J19 du cycle). Conclusion : Nous avons montré que la qualité des tapis cellulaires dépendait du jour de la biopsie d’endomètre et que cette qualité pouvait influencer le bénéfice de la co-culture. Il serait intéressant d’étudier la réceptivité de l’endomètre au moment de la biopsie avant utilisation des cellules en co-culture pour optimiser la qualité du tapis cellulaire.

Rôle de la qualité des tapis de cellules endométriales en co-culture autologue sur le développement embryonnaire

Introduction : La fécondation in vitro est de mieux en mieux connue et en amélioration constante, cependant les taux d’implantation et de grossesse sont encore bas (environ 35% par fécondation in vitro). Un des enjeux de l’amélioration de la fécondation in vitro est le développement embryonnaire et l’implantation. Pour cela, la co-culture des embryons sur un tapis de cellules endométriales maternelles autologues peut être utilisée pour améliorer le développement embryonnaire (taux d’embryon se développant jusqu’à J5 : blastocyste) et l’implantation. L’objectif de l’étude est d’étudier le lien entre la qualité du tapis cellulaire et le développement embryonnaire. Matériel et méthodes : Cette étude est une sous analyse de l’essai clinique randomisé en double aveugle OvoGen, comparant le taux de blastulation et de grossesse dans deux groupes randomisés : le groupe étude, dans lequel les embryons se développent sur un tapis cellulaire endométrial maternel et le groupe contrôle, dans lequel les embryons sont cultivés dans du milieu conventionnel. Nous avons analysé la qualité des tapis cellulaire du groupe étude (confluence des cellules, taux de cellules épithéliales et vitalité des cellules stromales) par rapport au développement embryonnaire et au taux de grossesse. Résultats : 50 tapis de cellules endométriales maternelles et 291 embryons sur les puits ont été analysés de 2012 à 2015 à la clinique ovo (Montréal, Québec). La qualité des embryons n’était pas changée par la qualité des tapis (p=0,65 pour la confluence, p=0,25 pour le taux de glande et p=0,92 pour la viabilité des cellules). En revanche, le taux de grossesse augmentait quand la confluence diminuait (p=0,022) et lorsque la viabilité des cellules stromales augmentait (p=0,001). De plus, la qualité des tapis était dépendante de la date de la biopsie : la biopsie faite à J7 après l’ovulation permettait une meilleure qualité de puits (confluence augmentée, p=0,045, taux de glande augmenté p=0,004 et viabilité stromales augmentée p=0,001) que la biopsie faite à J5 post ovulation. Discussion : Aucune des nombreuses études sur la co-culture ne porte sur la qualité des tapis cellulaire. Il est intéressant de noter que le taux de grossesse augmente avec la diminution de la confluence et l’augmentation de la viabilité des cellules stromales dans les puits contenant les embryons transférés. Comme il a déjà été démontré, (1)le jour de la biopsie endométriale influe sur la qualité du tapis cellulaire en coculture et pour que celui-ci soit de bonne qualité, il faut que l’endomètre soit réceptif (après J19 du cycle). Conclusion : Nous avons montré que la qualité des tapis cellulaires dépendait du jour de la biopsie d’endomètre et que cette qualité pouvait influencer le bénéfice de la co-culture. Il serait intéressant d’étudier la réceptivité de l’endomètre au moment de la biopsie avant utilisation des cellules en co-culture pour optimiser la qualité du tapis cellulaire.

The role of chondrocyte senescence in the pathogenesis of canine osteoarthritis

The aims of this study were to (1) evaluate cellular senescence in chondrocytes from osteoarthritic articular cartilage, (2) investigate the hypothesis that oxidative stress is a feature of canine OA chondrocytes and that oxidative stress contributes to cellular senescence in canine chondrocytes, (3) investigate the hypothesis that osteoarthritic chondrocytes alter the gene expression of adjacent normal chondrocytes in OA joints leading to modulation of genes known to play a role in the pathogenesis of OA and (4) evaluate the presentation of dogs undergoing femoral head excision in veterinary referral practice in the UK as a treatment for osteoarthritis of the coxofemoral joint, and to categorise the distribution and severity of associated pathological lesions. Chondrocytes from osteoarthritic and normal cartilage were examined for levels of senescence. Initially chondrocytes were cultured using an alginate bead culture system, thought to mimic the extracellular matrix of articular cartilage. However, these chondrocytes showed almost no growth as compared to monolayer culture where they grew rapidly. OA chondrocytes entered the senescent state after 1.5 to 4.9 population doublings in monolayer culture, while normal chondrocytes underwent 4.8 to 14.6 population doublings before entering the senescent state. Osteoarthritic chondrocytes had increased levels of markers of cellular senescence (senescence associated beta-galactosidase accumulation and p16 protein accumulation) as compared to normal chondrocytes, suggesting that chondrocyte senescence is a feature of canine osteoarthritis. An experimental model for the induction of oxidative stress in chondrocyte cell culture was developed using tert-Butyl hydroperoxide and total cellular glutathione was measured as an indicator of cellular oxidative stress levels. Experimental induction of oxidative stress in both normal and osteoarthritic chondrocytes in cell culture resulted in increased amounts of cellular senescence, shown by an increase in levels of senescence associated beta-galactosidase accumulation and decreased replicative capacity. Experimental induction of oxidative stress also resulted in altered gene expression of three genes important to the degradation of the extracellular matrix; MMP-13, MMP-3 and Col-3A1, measured by RT-PCR, in normal canine chondrocytes in monolayer cell culture. MMP-3 showed the greatest relative expression change, with a fold-change of between 1.43 and 4.78. MMP-13 had a fold change of 1.16 to 1.38. Col-3A1 was down regulated, with a fold-change of between 0.21 and 0.31. These data demonstrate that experimentally induced oxidative stress in chondrocytes in monolayer culture increases levels of cellular senescence and alters the expression of genes relevant to the pathogenesis of canine OA. Coculture of osteoarthritic chondrocytes with normal canine chondrocytes resulted in gene modulation in the normal chondrocytes. Altered gene expression of ten genes known to play a role in the pathogenesis of osteoarthritis was detected in the normal chondrocytes (fold change shown in brackets); TNF-alpha (11.95), MMP-13 (5.93), MMP-3 (5.48), IL-4 (7.03), IL-6 (5.3), IL-8 (4.92), IL-F3 (4.22), COL-3A1 (4.12), ADAMTS-4 (3.78) and ADAMTS-5 (4.27). In total, 594 genes were significantly modulated suggesting that osteoarthritic chondrocytes contribute to the disease propagation by altering the gene expression of adjacent normal chondrocytes, thus recruiting them into the disease process. Gene expression changes were measured by microarray analysis and validated by RT-PCR and Western blot analysis. An epidemiological study of femoral heads collected from dogs undergoing total hip replacement surgery as a treatment for osteoarthritis of the coxofemoral joint secondary to canine hip dysplasia revealed that there was no characteristic pattern of cartilage lesion for canine hip dysplasia. Severe pathology of the femoral head with cartilage erosion occurred in 63.9% of cases and exposure of subchondral bone in 31.3% of cases. The work presented in this thesis has demonstrated that cellular senescence is a feature of chondrocytes from canine osteoarthritic cartilage and suggests that cellular senescence and oxidative stress play an important role in the pathogenesis of osteoarthritis in dogs.