PARTIE II 2. Les cellules souches/progénitrices neurales

UNIVERSITE DE NANTES
FACULTE DE MEDECINE
INTERACTIONS CELLULES SOUCHES/PROGENITRICES
NEURALES – LYMPHOCYTES T : ETUDE IN VITRO ET
PERSPECTIVES POUR LA TRANSPLANTATION
THESE DE DOCTORAT
Ecole Doctorale BIOLOGIE-SANTE
Discipline : Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité : NeuroImmunologie
Présentée et soutenue publiquement par
Virginie BONNAMAIN
Le 04 décembre 2009 devant le jury ci-dessous :
Président
Rapporteurs Valérie CORONAS, Docteur, Poitiers
Brigitte LE MAUFF, Professeur, Caen
Examinateurs Laure COULOMBEL, Professeur, Paris
Pascal DERKINDEREN, Professeur, Nantes
Directeur de thèse Philippe NAVEILHAN, Docteur, Nantes
Co-encadrant de thèse Isabelle NEVEU, Docteur, Nantes

________________________________________________________________________________________________________Sommaire
III
SOMMAIRE
REMERCIEMENTS ........................................................................................................................................................................ I
SOMMAIRE ................................................................................................................................................................................... III
LISTE DES ILLUSTRATIONS ................................................................................................................................................ VII
LISTE DES TABLEAUX ............................................................................................................................................................... X
LISTE DES ABREVIATIONS .................................................................................................................................................. XII
AVANT-PROPOS .......................................................................................................................................................... 1
INTRODUCTION ................................................................................................................................................ 7
PARTIE I : Présentation des cellules souches ................................................................................................ 9
1.1. Historique ..................................................................................................................................................................... 9
1.2. Définitions .................................................................................................................................................................. 10
1.2.1. Auto-renouvellement .................................................................................................................................... 10
1.2.2. Prolifération ...................................................................................................................................................... 12
1.2.3. Potentiel de différenciation ........................................................................................................................ 13
1.3. Classification ............................................................................................................................................................. 14
1.3.1. Les cellules souches embryonnaires ...................................................................................................... 15
1.3.2. Les cellules souches adultes ....................................................................................................................... 18
Les cellules souches fœtales ................................................................................................................... 18
Les cellules souches adultes tissulaires ............................................................................................. 20
Les cellules souches adultes « généralistes » .................................................................................. 21
1.3.3. Les cellules souches pluripotentes induites (cellules iPS) ............................................................ 22
PARTIE II : Les cellules souches/progénitrices neurales ........................................................................ 24
2.1. Les cellules du système nerveux central ....................................................................................................... 24
2.2. Définition des cellules souches neurales ...................................................................................................... 25
2.3. Distinction entre cellule souche et cellule progénitrice ......................................................................... 26
2.4. Les cellules souches/progénitrices neurales in vivo ................................................................................ 27
2.4.1. Chez l’embryon ................................................................................................................................................ 27
2.4.2. Chez l’adulte ...................................................................................................................................................... 28
La zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux .................................................................... 30
La zone sous-granulaire du gyrus denté de l’hippocampe ........................................................ 31
Origine et identification des nouveaux neurones formés .......................................................... 34
Neurogénèse et zones non neurogéniques ....................................................................................... 35
2.4.3. Concept de niche neurogénique ............................................................................................................... 36

________________________________________________________________________________________________________Sommaire
IV
2.5. Les cellules souches/progénitrices neurales in vitro ............................................................................... 38
2.5.1. Mise en culture et amplification ............................................................................................................... 38
2.5.2. Marqueurs des cellules souches/progénitrices neurales .............................................................. 40
2.5.3. Potentiel de différenciation ........................................................................................................................ 42
PARTIE III : Situation immunologique particulière du SNC ........................................................................... 45
3.1. Présentation générale du système immunitaire périphérique ............................................................ 45
3.1.1. Les principales cellules du système immunitaire périphérique ................................................. 46
Les granulocytes .......................................................................................................................................... 47
Les monocytes/macrophages ................................................................................................................ 48
Les cellules dendritiques ......................................................................................................................... 48
Les cellules NK (natural killer) .............................................................................................................. 49
Les lymphocytes B ...................................................................................................................................... 50
Les lymphocytes T ...................................................................................................................................... 50
3.1.2. Système lymphatique et présentation antigénique .......................................................................... 52
3.1.3. Transplantation et système immunitaire ............................................................................................. 53
3.2. Particularités immunologiques du SNC ......................................................................................................... 56
3.2.1. La barrière hémato-encéphalique ........................................................................................................... 56
Structure de la BHE .................................................................................................................................... 57
Fonction de la BHE ..................................................................................................................................... 59
Le trafic leucocytaire ................................................................................................................................. 60
3.2.2. Un drainage lymphatique particulier ..................................................................................................... 64
3.2.3. Cellules présentatrices d’antigène du SNC et expression du CMH ............................................. 66
La microglie et les macrophages péri-vasculaires ........................................................................ 66
Les astrocytes ............................................................................................................................................... 67
3.3. Transplantation et système nerveux central ............................................................................................... 68
3.3.1. Allotransplantation ........................................................................................................................................ 69
3.3.2. Xénotransplantation ...................................................................................................................................... 71
PARTIE IV : Utilisation thérapeutique des CSPN ......................................................................................... 75
4.1. Généralités sur la thérapie cellulaire et les cellules souches ................................................................ 75
4.2. CSPN et thérapie cellulaire ................................................................................................................................. 76
4.2.1. Induction de la neurogénèse endogène ................................................................................................. 76
4.2.2. Transplantation des CSPN ........................................................................................................................... 78
Source cellulaire .......................................................................................................................................... 78
Voie d’administration ................................................................................................................................ 81
Effets thérapeutiques ................................................................................................................................ 82
Induction de niches ectopiques ............................................................................................................. 84

________________________________________________________________________________________________________Sommaire
V
OBJECTIFS ................................................................................................................................................................. 87
MATERIELS ET METHODES .................................................................................................................. 89
Article : Neural stem/progenitor cells and immunoregulation ........................................................................ 90
Informations complémentaires ................................................................................................................................... 103
RESULTATS ..................................................................................................................................................... 107
ARTICLE 1 ............................................................................................................................................................................ 108
1. Introduction ................................................................................................................................................................ 109
2. Article: Trophic and immunoregulatory properties of neural stem/progenitor cells: benefit for
intracerebral transplantation .................................................................................................................................. 113
3. Discussion .................................................................................................................................................................... 140
ARTICLE 2 ............................................................................................................................................................................ 147
1. Introduction ................................................................................................................................................................ 148
2. Article: In vitro characterization of the immunosuppressive properties of neural
stem/progenitor cells : a role for HO-1. ............................................................................................................... 150
3. Discussion .................................................................................................................................................................... 174
RESULTATS COMPLEMENTAIRES : Effet de l’interlekine 2 sur la prolifération et la différenciation
des cellules souches/progénitrices neurales ......................................................................................................... 180
1. Introduction ................................................................................................................................................................ 181
Présentation du système IL-2 / récepteur à l’IL-2 .......................................................................................... 183
1.1. Structure de l’IL-2 et de son récepteur .................................................................................................... 183
1.2. Activités biologiques de l’IL-2 ..................................................................................................................... 184
1.3. Rôles physiologiques de l’IL-2 et applications cliniques .................................................................. 185
1.4. IL-2 et système nerveux central ................................................................................................................. 186
2. Résultats ....................................................................................................................................................................... 188
2.1. Effet direct de l’IL-2 sur la prolifération des CSPN ............................................................................. 188
2.2. Effet indirect de l’IL-2 sur la différenciation des CSPN ..................................................................... 193
3. Discussion .................................................................................................................................................................... 197

________________________________________________________________________________________________________Sommaire
VI
DISCUSSION ET PERSPECTIVES ..................................................................................................... 202
Objectifs des travaux de thèse ...................................................................................................................................... 204
Rôle de l’hème-oxygénase 1 dans l’activité suppressive des CSPN .............................................................. 204
Effet in vitro de l’IL-2 sur la prolifération et la différenciation des CSPN .................................................. 206
Bilan ........................................................................................................................................................................................ 208
CONCLUSION ......................................................................................................................................................... 209
REFERENCES ......................................................................................................................................................... 210
ANNEXES ................................................................................................................................................................. 246