Modèles de cellules souches malignes et thérapeutiques

 Directeur : Pr. Annelise Bennaceur

 

L’unité 935 réunit des chercheurs de 3 Unité préalablement indépendantes dans le but de générer des interactions synergiques dans le domaine des cellules souches malignes et thérapeutiques. Dans cette configuration, l’Unité 935 associe une équipe ayant une expertise dans la biologie des cellules souches adultes et embryonnaires avec deux équipes travaillant sur la compartimentation membranaire et la chronobiologie/chronothérapie. L’association devrait ouvrir de nouveaux champs de recherche concernant le développement et la différenciation et promouvoir le transfert de technologie. Ces équipes sont en relation étroite avec une 4ème équipe qui coordonne un réseau technologique national de transfert appelé INGESTEM dédié aux stratégies de reprogrammation de cellules adultes en cellules souches pluripotentes induites (iPS).

Equipe 1 Leucémie, Cancer et Pluripotence induites
Chef d’équipe : Pr. Ali Turhan (PU-PH Université Paris Sud)

Le domaine des cellules souches a progressé de manière spectaculaire à la fois en hémato-oncologie et en médecine régénérative. Ces progrès résultent non seulement des découvertes originales comme les cellules souches pluripotentes induites (iPSC) mais aussi de l’identification de nouveaux marqueurs génotypiques et phénotypiques sur les cellules souches normales et malignes et de l’élucidation de nouvelles voies de signalisation intinsèques et extrinsèques qui aboutissent à leur auto renouvellement ou à leur quiescence. Cette équipe concentre ses efforts sur l’utilisation de nouveaux modèles de cellules souches pour l’identification de cibles spécifiques des cellules souches maligneset sur la génération de nouvelles stratégies de médecine régénérative basées sur les modèles de cellules souches pluripotentes et adultes. Certains aspects de ces projets sont très fondamentaux alors que d’autres sont déjà du domaine de la recherche translationnelle.

Equipe 2 Compartimentation membranaire par les tétraspanines et différenciation cellulaire
Chef d’équipe : Dr. Eric Rubinstein (DR Inserm)°

L’objectif est d’approfondir la compréhension de la fonction des tétraspanines, leur rôle physiologique et leur implication dans les maladies, mais aussi de les utiliser dans une approche originale afin de mieux caractériser certains aspects de la différentiation cellulaire et de la progression tumorale. Quatre projets principaux sont développés :

Equipe 3 Chronothérapie des cancers du foie et optimisation de la fonction hépatique
Chef d’équipe : Pr. René Adam (PU-PH Université Paris Sud)

Le projet de l’équipe vise à améliorer la survie des patients atteints de tumeurs primitives ou secondaires du foie à travers une recherche coordonnée sur les rythmes circadiens et la récupération de la fonction hépatique après chirurgie hépatique ou transplantation. Le programme de recherche de cette équipe multi-disciplinaire repose sur des réalisations scientifiques et médicales concernant à la fois le rôle du cycle circadien dans les processus cancéreux et leur traitement, et l’intégration des résultats de cette nouvelle recherche expérimentale technique et clinique sur la chronothérapie des cancers dans les stratégies médico-chirurgicale. Ces aspects translationnels ont surtout visé à améliorer la survie des patients atteints de cancers métastatiques colorectaux ou pancréatiques en se concentrant sur le développement d’un système de santé et de soins centré sur le patient intégrant complètement les concepts et technologies de rythmes circadiens à l’intérieur d’un environnement familial et social des patients (Domomédecine).

Equipe 4 R&D – ESTeam
Chef d’équipe : Pr. Annelise Bennaceur (PU-PH Université Paris Sud)

L’ESTeam Paris Sud/935 coordonne l’infrastructure nationale de recherche INGESTEM (ANR investissement d’Avenir) qui est dédiée au développement des stratégies de reprogrammation des cellules d’adultes en cellules souches pluripotentes ainsi que des protocoles optimisés de différenciation cellulaire dans le but de modéliser les maladies humaines et de tester de nouvelles avancées thérapeutiques. Deux objectifs principaux de ce programme sont :
- de fournir des produits et des services à la communauté scientifique (publique et privée ; en conformité avec les règlementations et lois nationales ou internationales)
- de développer des programmes R&D qui apporteront de nouveaux services et innovations grâce à l’entreprenariat, les start-ups ou des licences à des compagnies de biotechnologie.
L’équipe développe des modèles expérimentaux utilisant les technologies de pointe sur les cellules iPS connectés aux programmes de recherche intégrés dans la nouvelle unité. Les équipes 1,3 et 4 vont joindre leurs efforts respectifs pour promouvoir un transfert rapide de concept validé utilisant la technologie iPS vers des applications cliniques comme outil d’une médecine personnalisée en hémato-oncologie, dans la transplantation hépatique et dans la greffe de cellules souches hématopoïétiques

 

Physio pathogenèse et traitements et maladies du foie

Directeurr Pr. Didier Samuel

 

L’unité de recherche étudie des questions clé médicales et physiopathologiques en rapport avec les maladies aigues et chroniques du foie incluant les pathologies inflammatoire, métabolique et cancéreuse afin d’élucider les mécanismes impliqués, de modéliser certaines maladies hépatiques, d’accélérer la recherche translationnelle et finalement de découvrir des bio marqueurs potentiels pour le diagnostic et le pronostic ainsi que des produits thérapeutiques. Les réseaux de signalisation moléculaires et cellulaires qui sont profondément altérés dans les infections hépatiques virales, les maladies métaboliques et le cancer sont étudiés par des approches globales interdisciplinaires avec une vision de biologie intégrative. Le développement de ces projets interdisciplinaires est favorisé par le regroupement de compétences allant de la biophysique à la médecine. Les mécanismes des réponses cellulaires au stress incluant l’infection virale sont étudiés suivant différentes modalités : polarité cellulaire et oncogenèse, dynamique micro tubulaire, altérations des organelles, trafic cellulaire, signalisation cellulaire et remodelage extracellulaire. Les interactions entre la flore intestinale et le foie constituent un sujet majeur  pour cette unité de recherche qui explore les altérations fonctionnelles entre de l’axe intestin/foie, le rôle de l’immunité innée dans l’homéostasie cellulaire hépatique et finalement la contribution de la flore commensale dans l’initiation/amplification des signaux inflammatoires/oxydatifs. Finalement la biologie des cellules souches, la reprogrammation cellulaire sont appliqués à la modélisation des maladies hépatiques et devraient ouvrir la voie vers la reconstruction d’organes. L’intégration complète de l’unité de recherche au sein du centre l’hépatobiliaire est une opportunité clinique de conduire des recherches transrationnelles à partir des avancées fondamentales et cliniques conduisant ainsi à l’émergence de thérapeutiques innovantes.

L’unité de recherche est organisée en 4 équipes complémentaires.

Dans le continuum de l’intégration de tous les aspects de la recherche de l’unité au sein du Centre Hépatobiliaire, l’objectif global de la recherche translationnelle conduite par l’équipe 1 est de renforcer la structuration, la coordination et le regroupement des différentes composantes fondamentales et cliniques du Centre Hépatobiliaire. Un tel effort devrait conduire à améliorer le transfert des résultats de la recherche vers des applications cliniques et la mise en place d’études cliniques de haut niveau.

Chef d’équipe : François Le Naour (DR Inserm)

La survenue de pathologies hépatiques induit la modification de la composition chimique des tissus et des cellules. La capacité à détecter de telles modifications chimiques pourrait permettre de définir des signatures spécifiques des maladies et de leur progression. De plus, la caractérisation des voies métaboliques et de signalisation dérégulées dans les processus physiopathologiques devrait ouvrir la voie pour le développement de nouvelles approches thérapeutiques. L’équipe va s’intéresser à des maladies hépatiques comme les atteintes dysmétaboliques et la carcinogenèse hépatique par une approche intégrative combinant OMICS et spectroscopie multimodale. La biologie des cellules souches et la reprogrammation cellulaire vont permettre la modélisation des maladies hépatiques et ouvrir la voie pour la reconstruction d’organes. Cette équipe interdisciplinaire dispose d’un large spectre de compétences en hépatologie, chirurgie, histologie, spectroscopie et technologies OMICS, en bioinformatique et traitement de données, dans la biologie des cellules souches et cellules hépatiques ainsi que dans la reprogrammation cellulaire ce qui peut faire émerger des thérapeutiques innovantes.

Globalement, le projet devrait nous permettre d’améliorer notre connaissance sur le rôle pathogénique de l’inflammation dans la carcinogenèse hépatique humaine et le mécanisme moléculaire de la transformation oncogénique des cellules hépatiques.

En réponse à une grande variété de stress d’origine mécanique, métabolique, chimique, physique ou infectieuse, les cellules vont mourir ou survivre. Les cellules essaient d’abord de gérer le stress en déclenchant des réponses qui modulent l’expression génique et/ou autorisent la stimulation de mécanismes protecteurs comme l’induction de l’autophagie. Dans le cas où leurs défenses sont dépassées ou en réponse à des stimuli particuliers, les cellules meurent par apoptose et/ou par nécrose. Alternativement, une adaptation cellulaire excessive et une tolérance aux signaux de mort peuvent conduire à des dommages tels que l’instabilité génomique, participant ainsi à la carcinogenèse. De plus, un niveau d’adaptation et de tolérance élevés peuvent jouer un rôle indirect en maintenant l’inflammation et en freinant l’immunité antitumorale, contribuant ainsi à la prolifération cellulaire tumorale et à l’invasion tissulaire. Une coordination spatio-temporelle appropriée des signaux cellulaires est requise pour permettre une réponse adaptative optimale au stress. Cette coordination implique le cytosquelette microtubulaire comme organisateur du cytoplasme et des acteurs de l’adaptation cellulaire, mais aussi comme cible de certains signaux adaptatifs. Il est en effet requis pour permettre le positionnement correct d’organelles clé comme les mitochondries ou les lysosomes, pour soutenir leurs modifications morphologiques et fonctionnelles, pour organiser de multiples voies de signalisation qui vont relayer l’information du stress et sont essentielles pour la réponse adaptive afin de permettre la formation et la dynamique des autophagosomes qui vont favoriser la survie cellulaire. L’autophagie est un mécanisme central d’adaptation car il permet le recyclage de constituants cellulaires, le maintien de niveaux suffisants d’énergie ou encore sert de capteur ou source de métabolites afin de permettre des changements cellulaires morphologiques.

Interactions entre les cellules souches et leurs niches en physiologie, cancérologie et dans la réparation tissulaire

Directeur : Dr. Georges Uzan

 

L’unité développe des projets dans les domaines de l’hématologie, de la biologie vasculaire, de la biologie rénale et de la réparation tissulaire, en étudiant des interactions mutuelles entre les cellules souches des tissus respectifs et leurs micro-environnements (niches). Les programmes de recherche incluent les approches de recherche fondamentale ainsi que leurs applications médicales. Les études cliniques sont centrées sur la thérapie cellulaire pour la réparation tissulaire et l’immuno-régulation de la transplantation. Les interactions mutuelles entre cellules souches tumorales (leucémie et tumeur rénale) et leurs niches (moelle osseuse et tissu rénal) sont également étudiées.
Le projet de l’équipe 1 concerne les interactions des cellules hématopoïétiques, endothéliales et des cellules souches mésenchymateuses au sein de niches communes en situation normale ou pathologique (tumeurs ou leucémies).
Le projet de l’équipe 2 concerne le micro-environnement rénal normal et pathologique et les interactions immunologie entre l’ôte et la greffe au niveau du rein.
L’unité est un laboratoire commun entre l’Inserm et le Service de Santé des Armées (SSA).

Equipe 1 : Interactions mutuelles entre cellules souches et leur niche
Chef d’équipe : Georges Uzan

Le projet de l’équipe 1 concerne l’étude des cellules souches humaines mésenchymateuses endothéliales et hématopoïétiques et leur organisation dans la niche hématopoïétique adulte et foetale. Elle travaille sur la définition de la signature phénotypique des cellules souches en analysant leurs profils transcriptomique, protéomique et leur glycosylation. Elle étudie également le rôle de l’instruction mutuelle entre les cellules souche et leur niche dans le maintien de leur propriété de cellules souches, ce qui inclut la quiescence, la chimiorésistance, la prolifération et la différenciation. Les interactions entre cellules souches et niches sont analysées dans des conditions normales et pathologiques qui incluent le vieillissement, l’inflammation, l’ossification hétérotypique et les hémopathies malignes (myélofibrose primitive et leucémie aigue myéloïde).
L’équipe travaille également sur le thème de la réparation tissulaire dans le cas de blessures ou lésions tissulaires dégénératives. Ceci inclut la coopération des progéniteurs des cellules endothéliales (EPC) et des cellules stromales mésenchymateuses (MSC) dans le processus de réparation des brûlures cutanées, des déficits osseux et de l’ischémie. Le développement de la recherche translationnelle représente un investissement très fort du groupe.

Equipe 2 : Cellules souches, transplantation, immuno-régulation
Chef d’équipe : Antoine Dürrbach

L’équipe étudie les maladies rénales et leur traitement à travers la transplantation d’organes et la réparation rénale lors de différentes agressions ou lésions. Lors d’une insuffisance rénale aigue, le rein peut évoluer vers une restauration ad integrum de sa fonction et de sa structure mais peut également développer une fibrose. La réparation rénale se produit grâce à l’expansion des cellules souches ou à la différenciation de cellules épithéliales résistantes à l’agression.
Le projet est divisé en deux parties : 1) le rôle de médiateurs sélectifs comme l’IL15, le TGFβ ou les récepteurs cannabinoïdes sur l’activation des progéniteurs et la différenciation lors de la réparation tissulaire (rein normal) ou durant la progression tumorale. La relation les cellules souches rénales et leur micrœnvironnement est étudiée dans ces contextes (normal et pathologique). 2) l’étude des mécanismes de la survie des lymphocytes allogéniques en particulier les cellules mémoires B et les plasmocytes à durée de vie longue qui sont impliqués dans le rejet chronique du rein en transplantation allogénique (partiellement médié par les anticorps spécifiquement dirigés contre le donneur) et l’effet des cellules souches mésenchymateuses sur le développement d’un rejet chronique.

Projets translationnels
Ils associeront les compétences des deux équipes pour explorer de nouvelles stratégies de réparation tissulaire par thérapie cellulaire ciblant les maladies ischémiques, les atteintes osseuses massives, le rejet de greffe rénale et les brûlures sévères. L’utilisation combinée de cellules mésenchymateuses (MSC), de progéniteurs endothéliaux (EPC) et de cellules souches spécifiques d’organes devrait permettre l’amélioration des résultats expérimentaux ainsi que des essais clinique déjà prometteurs.
Ces projets reposent sur 1) les équipements des laboratoires académiques de recherche fournis par les structures Inserm et le plateau technique du campus Paul Brousse ; 2) l’unité de thérapie cellulaire de grade clinique des laboratoires du service de Santé des Armées ; 3) les services cliniques : service de transplantation rénale du CHU de Bicêtre, les services d’hématologie, des grands brûlés et d’orthopédie de l’Hôpital militaire de Percy.

Nombre d’équipes dans l’unité, intitulés et noms des responsables d’équipe :

Onze équipes composent l’UMR Inserm 1197

Apoptose, mitochondries et survie cellulaire		Damien Arnoult, CR1 CNRS
Cellules souches endothéliales		Georges Uzan, DR1 CNRS
Cellules souches mésenchymateuses, Transplantation		Antoine Dürrbach, PUPH Paris-Sud XI
Cellules souches rénales et microenvironnement		Pierre Eid, DR2 Inserm
Cellules souches rénales, IL-15 et TGF-ß		Julien Giron-Michel, CR1 Inserm
Cellules stromales mésenchymateuses		Jean-Jacques Lataillade, Prof Ministère de la défense
Fibrose et rejection chronique		Hélène François, PUPH Paris-Sud XI
Mécanismes de mort cellulaire dans les maladies rénales		Hans Kristian Lorenzo, MCUPH, Paris-Sud XI
Modèle de souris humanisées		Yu Chun Lone, CR1 CNRS
Niche des cellules souches hématopoïétiques		MC Lebousse-Kerdilès, DR2 Inserm
Survie cellulaire		Aimé Vazquez, DR1 CNRS