Use of human pluripotent stem cells for the reconstruction of a bioengineered retinal tissue to treat retinal degenerative diseases

Utilisation des cellules souches pluripotentes humaines pour la reconstruction d'une rétine par bioingénierie dans le but de traiter des pathologies dégénératives rétiniennes

Elise Herardot (1)

1 I-STEM - Institut des cellules souches pour le traitement et l'étude des maladies monogéniques

Degenerative retinal diseases such as age-related macular degeneration (AMD) and retinitis pigmentosa (RP) result in dysfunction and/or degeneration of photoreceptors and retinal pigment epithelial (RPE) cells. The loss of these cells is irreversible and can eventually lead to blindness. Regenerative medicine is a therapeutic strategy aiming to replace degenerated retinal cells with newly produced cells generated in vitro.During my thesis, I developed and optimized a complex retinal cell therapy approach. First, I produced and characterized RPE cells derived from human pluripotent stem cells (hPSCs). In particular, I described biomechanical properties of these cells.These mechanical properties are related to essential epithelial functions of the RPE and can serve as early indicators of sub lethal stress.Then, I generated photoreceptors from these hPSCs. Finally, I assembled these different retinal cell types to reconstruct part of the retina in vitro. To facilitate the specific organization of photoreceptors, I used a microstructured membrane with micro-wells onto which I seeded the photoreceptors.Future work will allow to evaluate the therapeutic potential of this bioengineered retinal tissue in animal models with retinal degeneration.

Les maladies dégénératives de la rétine telles que la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) et les rétinites pigmentaires (RPs) ont pour conséquence la dysfonction et/ou la dégénérescence des photorécepteurs et de l'épithélium pigmentaire rétinien (EPR). La perte de ces cellules est irrémédiable et peut entraîner à terme la cécité. La médecine régénérative est une stratégie thérapeutique en développement qui vise à remplacer les cellules de la rétine qui ont dégénéré par de nouvelles produites in vitro. Au cours de ma thèse, j'ai développé et optimisé une approche de thérapie cellulaire complexe de la rétine.J'ai ainsi produit et caractérisé dans un premier temps des cellules de l'EPR à partir de cellules souches pluripotentes humaines (CSPhs). J'ai en particulier décrit les propriétés biomécaniques de ces cellules.Ces propriétés mécaniques sont liées à des fonctions épithéliales essentielles pour l'EPR et peuvent être des indicateurs précoces de stresses sub-létaux. Dans un second temps, j'ai produit des photorécepteurs à partir de ces CSPhs. Enfin, dans un troisième temps, j'ai assemblé ces différents types cellulaires de la rétine pour reformer une partie de la rétine qui dégénère in vitro. Afin de faciliter l'organisation particulière des photorécepteurs, j'ai utilisé une membrane microstructurée contenant des micro-puits sur laquelle j'ai ensemencé les photorécepteurs.Ces travaux permettent d'envisager l'évaluation dans le futur, du potentiel thérapeutique de cet assemblage de rétine in vitro sur des modèles animaux où les photorécepteurs ont déjà dégénéré.

Mots clés: Retinitis pigmentosa; Photoreceptors; Pluripotent stem cells; Amd; Retinal Pigment epithelium; Regenerative medicine

Mots clés: Épithélium pigmenté rétinien; Dmla; Photorécepteurs; Rétinite pigmentaire; Cellules souches pluripotentes; Médecine régénérative

Domaines: Neurobiologie; Biomatériaux; Biologie cellulaire

Elise Herardot. Utilisation des cellules souches pluripotentes humaines pour la reconstruction d'une rétine par bioingénierie dans le but de traiter des pathologies dégénératives rétiniennes. Neurobiologie. Université Paris-Saclay, 2023. Français. ⟨NNT : 2023UPASQ037⟩. ⟨tel-04427873⟩