Approche fonctionnelle et métabolique des cellules souches et des progéniteurs hématopoïétiques

237 Pages·2017·9.32 MB·French

by  Antonin Bourdieu

Approche fonctionnelle et métabolique des cellules
souches et des progéniteurs hématopoïétiques du sang
périphérique en homéostasie à travers le modèle side
population. Vers une nouvelle source de greffon
hématopoïétique?
Antonin Bourdieu
To cite this version:
Antonin Bourdieu. Approche fonctionnelle et métabolique des cellules souches et des progéniteurs
hématopoïétiques du sang périphérique en homéostasie à travers le modèle side population. Vers
une nouvelle source de greffon hématopoïétique?. Biologie cellulaire. Université de Bordeaux, 2016.
Français. ￿NNT: 2016BORD0204￿. ￿tel-01531833￿
HAL Id: tel-01531833
https://theses.hal.science/tel-01531833
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THÈSE PRÉSENTÉE
POUR OBTENIR LE GRADE DE
DOCTEUR DE

L’UNIVERSITÉ DE BORDEAUX
École Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité : Biologie Cellulaire et Physiopathologie
Par Antonin BOURDIEU
Approche fonctionnelle et métabolique
des cellules souches et des progéniteurs hématopoïétiques
du sang périphérique en homéostasie
à travers le modèle side population.
Vers une nouvelle source de greffon hématopoïétique ?

Sous la direction de M. Philippe Brunet de la Grange, PhD

Soutenue le Mardi 15 Novembre 2016 à 14h00

Membres du jury :
M. MOREAU-GAUDRY François Université de Bordeaux Président
Mme PORTEU Françoise Institut Gustave Roussy Rapporteur
M. DELLO SBARBA Persio Université de Florence Rapporteur
M. BAGNIS Claude EFS Alpes Méditerranée Examinateur
M. BRUNET DE LA GRANGE Philippe EFS Aquitaine Limousin Directeur de thèse
Approche fonctionnelle et métabolique des cellules souches et des progéniteurs
hématopoïétiques du sang périphérique en homéostasie à travers le modèle side
population
Dans l’optique de produire de maîtriser les conditions d’expansion ex vivo de greffons
hématopoïétiques produits à partir de sang périphérique en homéostasie, l’objectif de ce projet a été de
caractériser fonctionnellement, métaboliquement et transcriptomiquement les cellules souches
hématopoïétiques (CSH). Compte tenu de l’impossibilité technique de sélectionner spécifiquement les
CSH humaines, nous avons utilisé un modèle cellulaire enrichi en CSH, le modèle Side Population
(SP). Dans un premier temps, nos travaux ont confirmé que les CSH du sang périphérique étaient
majoritairement dans la population SP et qu’elles possédaient des caractéristiques fonctionnelles
proches des CSH des autres compartiments hématopoïétiques. Nous avons également démontré
l’implication des basses concentrations d’O sur le maintien des CSH du sang périphérique. Dans un
2
second temps, nos résultats ont prouvé que les CSH du sang périphérique utilisaient à la fois la
glycolyse et la phosphorylation oxydative pour produire l’énergie nécessaire à leur maintien. Enfin, ce
projet a permis d’apporter des résultats préliminaires concernant les régulations transcriptomiques des
CSH du sang périphérique. Ces données montrent donc que le sang périphérique en homéostasie
pourrait constituer une source potentielle de cellules pour la production de greffons hématopoïétiques
tout en apportant les premiers éléments de compréhension de la physiologie de ces cellules, afin, dans
un plus long terme de maîtriser leur maintien ou leur différenciation ex vivo.
Mots clés : Cellules souches hématopoïétiques – sang périphérique – side population
Functional and metabolic study of hematopoietic stem and progenitors cells from
steady peripheral blood through the side population model
To evaluate the possibility to control ex vivo expansion conditions, a key point to produce
hematopoietic graft from steady state peripheral blood (SSPB), the objective of this project to
characterize the functional properties, the metabolism and the transcriptomic regulations of
hematopoietic stem cell (HSC) from SSPB. Due to the lack of strong HSC’s marker in human, we
choose to use the Side Population (SP) model, previously described as enriched in HSC in other
hematopoietic compartments. In a first part of our work, we showed that HSC from SSPB are mainly
inside the SP population. Indeed, SP cells from SSPB exhibit functional properties very closed from
HSC. In addition, we found they strongly affected by low O concentrations, as HSC from bone
2
marrow. In a second part, our results showed that HSC from SSPB use as much glycolysis as oxidative
phosphorylation to produce energy they need to maintain their properties. All together, these data give
some interesting information about HSC regulation and needs. They also suggest that HSC from SSPB
could be considering as a potential source of hematopoietic graft for therapy.
Keywords: Hematopoietic stem cells – steady state peripheral blood – side population

Service Recherche et développement - EFS Aquitaine Limousin
Place Amélie Raba Léon 33035 BORDEAUX
Biothérapie des Maladies Génétiques, Inflammatoires et du Cancer
INSERM U1035 – Université de Bordeaux
Bat TP 4, 146 rue Leo Saignat 33076 BORDEAUX

Remerciements
En tout premier lieu, je tiens à adresser mes remerciements les plus profonds et les
plus sincères à mon directeur de thèse, le Dr Philippe Brunet de la Grange. Merci d’avoir été
un véritable mentor tout au long de ces trois années. Merci de t’être toujours rendu disponible
pour mes questions même quand tu n’avais visiblement pas le temps. Et enfin, merci du fond
du cœur pour ton honnêteté, tu sauras j’imagine, comprendre l’allusion. J’estime avoir eu
énormément de chance de réaliser ma thèse sous ta direction et j’espère que j’aurais fini
par endosser le costume.
Je tiens également à remercier tous les membres du jury qui ont accepté d’être les
juges de ce travail de thèse : le Pr Moreau-Gaudry pour avoir accepté de présider ce jury de
thèse, les Dr Porteu et Dello Sbarba pour avoir accepté d’en être les rapporteurs, et le Dr
Bagnis pour avoir accepté de participer à ce jury en tant qu’examinateur.
Je remercie aussi vivement le Dr Ivanovic pour m’avoir accepté au sein de son équipe
de R&D de l’EFS Aquitaine Limousin, il y a 3 ans. Votre aide et vos réflexions furent
précieuses. J’ai beaucoup appris à vos côtés.
Un travail de thèse est présenté par un seul étudiant mais il résulte d’un travail
d’équipe. En ce qui me concerne, ce fut une formidable équipe qui m’a accompagné et aidé
tout au long de ces trois années. Merci donc à vous tous Pascale, Jean, Laura, Elizabeth,
Darija, Marija, Véronique et Véronique. Une mention spéciale à Maryse, qui m’aura supporté
et tellement aidé avec beaucoup de patience et de bonne humeur pendant ces interminables
extractions de cellules. Merci également aux deux M2 avec lesquelles j’ai pu interagir au
cours de ma thèse, Margot et Lyza. J’espère ne pas avoir été un thésard trop pénible avec
vous. Je remercie également tous les autres étudiants passés par l’équipe de recherche, vous
avez contribué à cette excellente ambiance.
Je tiens également à remercier chaleureusement Xavier Gauthereau (Gzav, Xav ou XG
pour les initiés). Que dire sinon merci pour m’avoir tellement appris en bio mol ! Mais au dela
de ça, ce fut un véritable plaisir de travailler avec toi !
Je remercie non moins chaleureusement Vincent Pitard. Sans la qualité de la
plateforme de cytométrie et son expertise, ce travail n’aurait sans doute pas été possible.
Merci beaucoup pour ta disponibilité et ta flexibilité.
Je remercie tous les personnels de l’EFS qui m’ont fournis les filtres de leucoréduction
ainsi que ceux, présent et passé, de l’animalerie A2 pour leur aide précieuse dans
l’expérimentation animale.
Enfin je remercie toutes les personnes avec lesquelles j’ai interagit au cours de cette
thèse, tant au sein de l’unité U1035 que de feu l’UMR CNRS 5164 CIRID. C’est par
l’échange que l’on progresse et en ce sens j’ai eu le droit à des échanges de grande qualité.
Merci à vous tous.
De façon plus personnelle, je tiens maintenant à adresser mes remerciements à celle
qui partage ma vie depuis presque 4 ans, et qui partage maintenant mon nom. Merci Véronica
pour ton soutien inamovible et pour avoir cru (et croire encore d’ailleurs) en moi. Je suis
certain que sans toi, ces trois années auraient été beaucoup plus difficiles qu’elles ne l’ont été.
Tu m’as toujours poussé à faire plus et mieux. Merci infiniment.
Merci à Jen pour avoir accepté de relire ce manuscrit ! Vraiment merci beaucoup car
ton œil extérieur et ta qualité de correction m’ont énormément apporté. J’ai également une
pensée pour Naf, ma chef thésarde lors de mon M1. On se retrouve bientôt à New Haven…
Evidemment, un énorme merci à mes amis bordelais ! Mes souvenirs à Bordeaux
auront commencé lors d’un fameux (et quasiment légendaire maintenant) WE d’intégration en
M1… et ça aura continué de mieux en mieux pendant 5 ans. Je n’ai que des souvenirs
exceptionnels alors merci à tous ! MS FOREVER !!!!!
Merci également à ma famille qui a toujours été d’un précieux soutien même si « la
régulation des cellules de la side population » est un sujet un peu flou pour vous, et continuera
à l’être après la soutenance.

Table des matières

Liste des figures
.......................................................................................................1
Liste de tableaux
.....................................................................................................7
Liste des abréviations
....................................................................................... 10
Introduction
............................................................................................................. 17
I.L’hématopoïèse
...................................................................................................... 19
1. Généralités ................................................................................................ 19
2. Les cellules hématopoïétiques .................................................................... 23
3. Mise en évidence des cellules hématopoïétiques ........................................ 46
4. La régulation de l’hématopoïèse ................................................................ 54
5. Les cellules hématopoïétiques et la thérapie cellulaire ............................... 74
II.Les cellules side population
........................................................................... 78
1. Définition des cellules SP .......................................................................... 78
2. Le phénotype SP et les canaux ABCG2 ..................................................... 80
3. Découverte des cellules SP dans le modèle murin ...................................... 85
4. Découverte des cellules SP chez l’homme ................................................. 88
III.Hypothèse de travail et objectifs
.............................................................. 94