| Resumé |
Le diabète type 2 (DT2) est un problème de santé majeur. Il touche plus de 5% de la population mondiale et sa prévalence ne cesse pas d'augmenter. Le DT2 est une maladie métabolique caractérisée par une hyperglycémie chronique, entraînant de sévères complications (cardiopathies, néphropathies, rétinopathies, neuropathies...) dont la prise en charge est lourde et coûteuse. Le DT2, n'épargne pas le tissu osseux, augmentant le risque de fracture et limitant le potentiel de réparation osseuse. Les mécanismes sous-jacents sont complexes, mais le microenvironnement DT2 reste un des éléments déterminants. En effet, l'hyperglycémie chronique entraîne une formation exacerbée de produits de glycation avancés (AGEs) et un stress oxydatif chronique modifiant la matrice et la fonctionnalité cellulaire y compris celle des cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse (CSMs). Les CSMs sont des actrices essentielles de la réparation osseuse et des candidates prometteuses pour l'ingénierie tissulaire, or l'impact des AGEs et du stress oxydatif sur ces cellules reste partiellement caractérisé. De plus, l'utilisation d'antioxydants, sur les CSMs, pour la régulation du stress oxydatif intracellulaire a été peu investigué jusqu'à maintenant. La première partie de ce projet doctoral visait à comprendre l'impact du DT2 sur la fonctionnalité des CSMs à l'aide d'un modèle animal développant un DT2 : le rat Zucker Diabetic Fatty (ZDF) et son homologue sain le rat Zucker Lean (ZL) comme contrôle. Nous avons montré que les CSMs-ZDF, issues d'un microenvironnement DT2, et cultivées in vitro en normoglycémie, présentent des modifications de plusieurs fonctions pertinentes pour la réparation osseuse (adhésion, clonogénicité, prolifération, migration, différenciation adipocytaire) comparées à celles issues des animaux contrôle. Ainsi, l'utilisation de CSMs autologues, en l'état, semble compromise pour les thérapies cellulaires de réparation osseuse. Pour mieux comprendre l'impact du microenvironnement DT2 sur les CSMs, nous avons étudié les effets des AGEs. Les résultats ont montré que les AGEs altèrent la viabilité, la prolifération, la migration et le profil d'expression génique des CSMs. Les effets des AGEs sur CSMs-ZDF étaient plus prononcés comparés à ceux observés sur les CSMs-ZL. Les AGEs conduisent à un état de stress oxydatif par la production en excès d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) intracellulaire ; il est très rapide, reste constant pendant 60min et n'induit pas la formation d'excès de superoxide (O2-) par les mitochondries. Afin de réguler les ROS intracellulaires, induits par les AGEs ou d'autres inducteurs, nous avons étudié le potentiel de la N-acétylcystéine et l'astaxanthine, deux antioxydants puissants, sur les CSMs humaines, CSMs-ZDF et CSMs-ZL. Bien que les taux de ROS intracellulaires soient similaires chez les CSMs -ZDF et CSMs -ZL, il est modulé différemment en réponse aux antioxydants. La co-exposition aux antioxydants s'est avérée plus efficace que la pré-exposition avec une augmentation de la capacité antioxydante. L'astaxanthine a montré une excellente cytocompatibilité, contrairement à la N-acétylcystéine qui diminue la viabilité des CSMs-ZDF. De plus, les CSMs-ZDF ont montré un profil d'expression génique, en réponse à l'exposition aux antioxydants, diffèrent de celui des CSMs-ZL. Enfin, l'implantation d'hydrogels contenant de l'astaxanthine dans des défauts osseux chez le rat sain, semble favoriser une néoformation osseuse. Dans l'ensemble, les résultats obtenus contribuent à une meilleure compréhension de l'impact du microenvironnement DT2 sur la fonctionnalité des CSMs. Ils suggèrent également que l'utilisation d'antioxydants pour contrer le stress oxydatif généré par les AGEs peut faire partie de nouvelles stratégies pour la réparation osseuse chez les patients DT2. |