Cellules stromales mésenchymateuses, Ischémie, Hydrogel, Glucose, Amyloglucosidase, Amidon, Survie cellulaire, Angiogénèse

Les cellules stromales mésenchymateuses (CSMs) sont des candidates prometteuses en ingénierie tissulaire, notamment grâce à leurs capacités de prolifération, différenciation et leurs propriétés paracrines. Toutefois, une mort massive des CSMs après implantation est fréquemment observée, mort qui a pu être reliée aux conditions ischémiques dans lesquelles ces cellules sont greffées et tout particulièrement à la carence en glucose. Confirmant le rôle important du glucose dans la survie post-implantation, des études précédentes du laboratoire ont démontré que des hydrogels de fibrine enrichis en glucose libre permettaient d'améliorer la survie des CSM après 7 jours d'implantation sous-cutanée (Deschepper et al. 2013 PMID: 23225732). Le développement d'un système de libération capable de prolonger la délivrance de glucose au-delà de 7 jours pourrait ainsi favoriser la survie des cellules transplantées. Cette étude vise donc au développement d'un hydrogel nutritif à base de fibrine, conçu pour favoriser la survie des CSMs humaines issues de moelle osseuse (Mo-CSM-h). Le premier système développé repose sur l'incorporation d'amidon de blé, un polymère de glucose, et d'amyloglucosidase (AMG), un enzyme responsable de l'hydrolyse de l'amidon en glucose à l'hydrogel de fibrine. Ce dispositif a permis de maintenir un taux de survie de 76 ± 32% des Mo-CSM-h dans des hydrogels implantés en sous-cutané à 7 jours, tout en multipliant par 4 la néoformation vasculaire des hydrogels à 21 jours (Denoeud et al. 2023 PMID: 38092861). Cependant, seulement 16 ± 5 % des Mo-CM-h survivent après 14 jours de greffe sous-cutanée, ce qui suggère un apport de glucose insuffisant aux Mo-CSM-h transplantées. Ces résultats nous ont conduits à améliorer l'hydrogel nutritif en identifiant un polymère de glucose (parmi 5 testés) capable d'être mis en place dans l'hydrogel en quantité suffisante pour survenir aux besoins en glucose des Mo-CSM-h pour 21 jours. En parallèle, une optimisation de la formulation a permis d'obtenir un hydrogel limitant la fuite du polymère de glucose hors de l'hydrogel. La nouvelle formulation d'hydrogel a permis d'augmenter la quantité de polymère chargeable dans les hydrogels nutritifs et d'aboutir à un maintien plus important des taux de survie des Mo-CM-h greffées en sous-cutané que des compositions sans glucose à 7 jours (113 ± 65% vs. 39 ± 23%, respectivement). Cependant, la survie des Mo-CSM-h chute après 14 jours de greffe sous cutanée chez la souris atteignant respectivement 28 ± 10% et 18 ± 15%. La fuite rapide de l'AMG hors de l'hydrogel observée dans ce modèle préviendrait l'hydrolyse du glucose compromettant ainsi la survie des Mo-CM-h transplantées. Surmonter cette limitation représente le prochain défi à surmonter pour développer un hydrogel nutritif capable de maintenir durablement la survie et la fonctionnalité des Mo-CM-h à long-terme.