Soutenance de thèse de Maxime BONNET

Les systèmes nerveux central et périphérique peuvent faire l’objet de nombreux traumatismes tels que des contusions, des compressions et dans les cas les plus graves des sections complètes ayant des répercussions importantes sur la santé et la qualité́ de vie des patients. Cependant, bien que le système nerveux présente une plasticité post-traumatique, les récupérations complètes sont rares. A la suite d’une lésion, divers phénomènes perturbent la régénérescence axonale tels que le développement d’une cicatrice gliale, la libération de molécules inhibitrices ou encore le manque de guidage nerveux. Afin d’améliorer les récupérations post-traumatiques, une des stratégies consiste à implanter des biomatériaux immunologiquement inertes d’origine naturelle ou synthétique. Les biomatériaux sont utilisés dans le but de combler l’espace lésé, de protéger la zone en régénérescence du milieu extérieur et de fournir un support de repousse aux axones sectionnés. Toutefois, l’utilisation de biomatériaux seuls n’a pas permis, jusqu’à présent, d’assurer une récupération optimale. Ainsi, en complément de cette stratégie, l'ajout de cellules souches aux biomatériaux a été une piste développée, et fait maintenant partie des domaines de recherches pour réparer le système nerveux. Au niveau central, l’objectif de nos travaux était d’étudier, chez le rat, la biocompatibilité et les effets thérapeutiques d’un hydrogel à base de poly-[N-isopropylacrylamide-poly(ethylene glycol)] (PNIPAAm-PEG) dans un modèle d’hémisection cervicale (C2) et un modèle de contusion thoracique (T10), ce dernier étant associé ou pas à un entraînement sur tapis roulant. Ces travaux ont permis de montrer le caractère biocompatible du PNIPAAm-PEG sans induire une inflammation supplémentaire après implantation. Nous avons également observé une amélioration de la récupération sensorimotrice, une repousse axonale au sein de l’hydrogel sans colonisation par des cellules gliales ainsi qu’une normalisation de la régulation de l’activité́ du réflexe H. Toutefois, une limitation importante de cet hydrogel réside dans sa non-dégradabilité. Au niveau périphérique, l’objectif de nos travaux était d’évaluer, chez le rat, le potentiel thérapeutique d’un conduit veineux ensemencé de cellules souches ecto-mésenchymateuses olfactives (OEMSCs) dans un modèle de section du nerf péronier avec perte de substance et réparation immédiate ou retardée de deux semaines. Ces travaux nous ont permis de montrer que, trois mois après le traumatisme, les conséquences dramatiques d'une perte de nerf de 3 mm sont partiellement surmontées en présence des OEMSCs. Nous avons observé que les cellules souches 1) augmentaient significativement la récupération locomotrice, 2) maintenaient partiellement le phénotype contractile du muscle cible, et 3) induisaient une impressionnante germination axonale, dans les zones distales et médiales du nerf. De plus, les OEMSCs sont restées au niveau du site d’injection et n'ont pas migré vers d'autres organes. Il est également important de noter que lorsque la stratégie de réparation est retardée de deux semaines, correspondant au contexte clinique, un résultat similaire est obtenu. Les résultats obtenus sont très prometteurs. Ils permettent d’envisager de nouvelles pistes thérapeutiques destinées à réparer le système nerveux central et périphériques.

The central and peripheral nervous systems can be subject to numerous traumas such as bruises, compressions and in the most severe cases complete sections with significant impact on the health and life qualité́ of patients. However, although the nervous system exhibits post-traumatic plasticity, complete recoveries are rare. Following an injury, various phenomena disrupt axonal regeneration such as the development of a glial scar, the release of inhibitory molecules or the lack of nerve guidance. In order to improve post-traumatic recovery, one of the strategies consists in implanting immunologically inert biomaterials of natural or synthetic origin. Biomaterials are used to fill the damaged space, protect the regenerating area from the external environment and provide regrowth support for severed axons. However, the use of biomaterials alone has not, to date, ensured optimal recovery. Thus, as a complement to this strategy, the addition of stem cells to biomaterials has been an avenue that has been developed and is now part of the fields of research to repair the nervous system. At the central level, the objective of our work was to study, in rats, the biocompatibility and therapeutic effects of a poly-[N-isopropylacrylamide-poly(ethylene glycol)] based hydrogel (PNIPAAm-PEG) in a cervical hemisection model (C2) and a thoracic contusion model (T10), the latter with or without treadmill training. This work demonstrated the biocompatibility of PNIPAAm-PEG without inducing additional inflammation after implantation. We also observed improved sensorimotor recovery, axonal regrowth within the hydrogel without glial cell colonization and normalization of the regulation of the activité́ H reflex. However, an important limitation of this hydrogel is its non-degradability. At the peripheral level, the objective of our work was to evaluate, in rats, the therapeutic potential of a venous conduit seeded with olfactory ecto-mesenchymal stem cells (OEMSCs) in a model of peroneal nerve sectioning with loss of substance and immediate or two-week delayed repair. This work allowed us to show that, three months after the trauma, the dramatic consequences of a 3 mm nerve loss are partially overcome in the presence of OEMSCs. We observed that stem cells 1) significantly increased locomotor recovery, 2) partially maintained the contractile phenotype of the target muscle, and 3) induced impressive axonal germination in the distal and medial areas of the nerve. In addition, the OEMSCs remained at the injection site and did not migrate to other organs. It is also important to note that when the repair strategy is delayed by two weeks, corresponding to the clinical context, a similar result is obtained. The results obtained are very promising. They make it possible to envisage new therapeutic avenues aimed at repairing the central and peripheral nervous system.