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Grenoble INP
Synthèse et propriétés de monocristaux, de poudres, films minces ou hétérostructures

Etudes à l'interface avec la matière biologique

Soutenance de thèse de Vincent FITZPATRICK

Publié le 15 septembre 2017
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Soutenance 16 octobre 2017
14 H - Amphi Z108 - Batiment Z -  Phelma
Grenoble INP - Phelma
3 parvis Louis Néel - 38000 Grenoble
Accès : TRAM B arrêt Cité internationale
Free entrance - No registration

Micromotifs de BMP-2 et de fibronectine sur matériaux mous: un outil pour recréer la niche de cellules souches in vitro

vincent.jpg

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Mots-clés:

Micromotifs, Niche de cellules souches, Différentiation ostéoblastique, Méchanotransduction
 

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Résumé  :

In vivo, les cellules souches résident au sein de niches, des microenvironnements extrêmement spécialisés qui leur permettent de réguler leur prolifération ainsi que leur différentiation en cellules matures et fonctionnelles. Ces microenvironnements sont caractérisés par des interactions cellules-cellules, la présence de facteurs de croissance et de cytokines, et une matrice extracellulaire, qui fournissent des signaux qui permettent de contrôler le comportement des cellules souches.

Bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) est un facteur de croissance ostéoinductif qui est impliqué dans toutes les étapes de la différentiation ostéoblastique, ainsi que dans la transdifférentiation de myoblastes vers une lignée ostéogénique. In vivo, ce facteur existe à la fois en solution et lié à la matrice extracellulaire. Bien que ces deux modes de présentation influencent les comportements cellulaires de façon distincte, leur rôle dans le microenvironnement de la niche et leur pertinence fonctionnelle dans la genèse de la réponse biologique n’a presque pas été étudié à l’échelle cellulaire. Ici nous avons utilisé l’affinité naturelle de la BMP-2 pour la fibronectine afin de créer des micromotifs de BMP-2 de taille cellulaire sur des biomatériaux mous.

Cette technique nous a permis de contrôler simultanément la présentation spatiale de la BMP-2 liée à la fibronectine, ainsi que l’étalement cellulaire. Ces micromotifs ont induit une organisation d’actine et d’adhésions focales autour du noyau, et a déclenché la phosphorylation et la translocation nucléaire de SMAD1/5/8 dans des myoblastes murins C2C12 et des cellules souches mésenchymateuses. Ceci est un indicateur précoce de leur transdifférentiation ostéoblastique. Nous avons trouvé que l’étalement cellulaire lui-même facilitait la phosphorylation de SMAD1/5/8 dépendante de la BMP-2, et avons démontré que la signalisation SMAD médiée par la fibronectine et la BMP-2 dépendait de LIM kinase 2 et de ROCK, plutôt que d’une activation de la myosine II.

Nous avons également pu utiliser cet outil pour étudier les cinétiques d’adhésion et d’étalement, les changements d’organisation du cytosquelette dépendants du mode de présentation de la BMP-2, et la signalisation entre la matrice et la cellule, médiée par les intégrines. Nous avons obtenu des résultats préliminaires suggérant un effet du mode de présentation de la BMP-2 sur les forces cellulaires, suggérant que le mode de présentation des facteurs de croissance pourrait être pertinent à d’autres mécanismes cellulaires tels que la mécanotransduction. 

Dans l’ensemble, nous résultats montrent que les patterns de BMP-2 liée à la fibronectine sont un outil utile à l’étude de mécanismes cellulaires. De façon plus large, notre approche pourrait être adaptée à d’autres combinaisons de protéines de la matrice et de facteurs de croissance, ouvrant ainsi une avenue fascinante pour recréer in vitro des niches spécifiques aux tissus. 


Membres du Jury/Jury members :

Dr. C. COLNOT - Institut Imagine, Paris, FRANCE - Rapporteur
Dr. B. LADOUX - Institut Jacques Monod, Paris, FRANCE - Rapporteur 
Dr. T. CROUZIER - KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, SUEDE - Examinateur
Dr. E. MARTINEZ FRAIZ - Institute for Bioengineering of Catalonia, Barcelone, ESPAGNE - Examinateur
Pr. F. BRUCKERT - LMGP, Grenoble, FRANCE - Président du jury
Pr. C. PICART - LMGP, Grenoble, FRANCE - Thesis Director
Dr. T. BOUDOU - LiPhy, Grenoble, FRANCE -Thesis Co-director
 



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Rédigé par Michele San Martin

mise à jour le 19 septembre 2017

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