Ingénierie tissulaire de l'urothélium - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2021

Urothelium tissue engineering

Ingénierie tissulaire de l'urothélium

Abstract

The urothelium is a specialized epithelium covering the urinary excretory system. In case of lesions, it is replaced by segments of digestive tract. An alternative could be the creation of an in vitro neotissue covered with urothelium. The objective is to evaluate the potential of different cell types to develop an in vitro urothelium: 1) a novel source of human urothelial cells (UC), 2) urine-derived stem cells (UDSC) and 3) Wharton's jelly-derived mesenchymal stem cells (WJ-MSC). Material and method: UC are obtained by digestion of bladder neck biopsies during Trans Urethral Prostate Resection (TURP). UDSCs are obtained by centrifugation of urine. WJ-MSCs are obtained by culture of Wharton's jelly fragments. Expansion of UC is performed in keratinocyte culture medium. Stem cell expansion includes an amplification phase (maintenance of proliferation), followed by a uroinduction phase (development of urothelial characteristics). The cells are then seeded on a bovine collagen biomaterial and cultured in 3D for 28 days. Histological, immunohistological and molecular biology (RT-qPCR) analyses were performed. Results: TURP biopsies show a damaged urothelium, a small contingent of UC is extracted, adhering and proliferating with difficulty and dedifferentiation. The 3D culture induces a heterogeneous colonization by cells not expressing cytokeratins. UDSCs are easily obtained, have a rapid proliferation without dedifferentiation and allow a regular cellularization by cytokeratin + cells. WJ-MSCs strongly express strain markers, the uro-induction phase has a heterogeneous effect, cellularized biomaterials show a thin layer of cells with sometimes a label for cytokeratin. Conclusion: TURP biopsies allow to routinely obtain human UCs that are not very usable in tissue engineering because of expansion and adhesion difficulties. UDSCs are easily obtained non-invasively and allow to obtain biomaterials cellularized by cells expressing urothelial markers. WJ-MSCs are incompletely oriented to a urothelial phenotype by uroinduction, but can colonize the biomaterial under good conditions.
L’urothélium est un épithélium spécialisé recouvrant l’appareil excréteur urinaire. En cas de lésions, son remplacement fait appel à des segments de tube digestif. Une alternative pourrait être la création d’un néotissu in vitro recouvert d’urothélium. L’objectif est d’évaluer les potentialités de différents types cellulaires à développer un urothélium in vitro : 1) une source originale de cellules urothéliales humaines (CU) 2) des cellules souches dérivées des urines (CSU) et 3) des cellules souches mésenchymateuses dérivées de la gelée de Wharton (CSM GW). Matériel et Méthode : les CU sont obtenues par digestion de biopsies du col de la vessie lors d’une Résection Trans Uréthrale de Prostate (RTUP). Les CSU sont obtenues par centrifugation des urines. Les CSM GW sont obtenues par mise en culture de fragments de gelée de Wharton. L’expansion des CU est réalisée dans un milieu de culture pour kératinocytes. L’expansion des cellules souches comprend une phase d’amplification (maintien de la la prolifération), puis une phase d’uro-induction (développement des caractéristiques urothéliales). Les cellules sont ensuite ensemencées sur un biomatériau de collagène bovin puis cultivées en 3D durant 28 jours. Des analyses histologiques, immunohistologiques et de biologie moléculaire (RT-qPCR) sont réalisées. Résultats : les biopsies de RTUP présentent un urothélium lésé, un faible contingent de CU en est extrait, adhérant et proliférant difficilement avec dédifférenciation. La culture 3D induit une colonisation hétérogène par des cellules n’exprimant pas de cytokératines. Les CSU sont aisément obtenues, ont une prolifération rapide sans dédifférenciation et permettent une cellularisation régulière par des cellules cytokératines +. Les CSM GW expriment fortement les marqueurs de souchitude, la phase d’uro-induction a un effet hétérogène, les biomatériaux cellularisés présentent une fine couche de cellules avec parfois un marquage pour la cytokératine. Conclusion : les biopsies de RTUP permettent d’obtenir en routine des CU humaines peu utilisables en ingénierie tissulaire en raison de difficultés d’expansion et d’adhésion. Les CSU sont aisément obtenues de manière non invasive et permettent d’obtenir des biomatériaux cellularisés par des cellules exprimant des marqueurs d’urothélium. Les CSM GW sont incomplètement orientées vers un phénotype urothélial par l’uro-induction, mais peuvent coloniser le biomatériau dans de bonnes conditions.
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Dates and versions

tel-03417112 , version 1 (05-11-2021)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03417112 , version 1

Cite

Nicolas Berte. Ingénierie tissulaire de l'urothélium. Médecine humaine et pathologie. Université de Lorraine, 2021. Français. ⟨NNT : 2021LORR0138⟩. ⟨tel-03417112⟩
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