Note publique d'information : Le développement du système vasculaire s'effectue grâce à deux phénomènes : la vasculogénèse
et l'angiogénèse. Les cellules endothéliales jouent un rôle central dans la formation
et le fonctionnement des vaisseaux sanguins. Elles tapissent la paroi interne de l'ensemble
des vaisseaux et permettent une barrière étanche permettant les échanges entre le
sang et les tissus. De plus les cellules endothéliales sont hautement spécialisées.
Par exemple les cellules endothéliales de la barrière hémato-encéphalique forment
une paroi sélective et peu perméable. In vitro, la vasculogénèse peut être étudiée
grâce au modèle des cellules souches embryonnaires humaines (hES). Les cellules hES
peuvent générer les trois feuillets embryonnaires: mésoderme, endoderme et ectoderme.
Elles forment spontanément en culture des structures compactes appelées corps embryonnaires
(EB, embryoïd bodies). Le traitement des EB avec une combinaison cytokines entraîne
une différenciation en précurseurs endothéliaux et hématopoïétiques, confirmant au
niveau clonal l'existence de cellules souches communes aux deux systèmes. La production
des cellules endothéliales à partir des hES stimulée par le BMP4, qui accélère le
délai d'apparition des cellules endothéliales (CD144/KDR) et le nombre de cellules
engagées dans cette voie de différenciation. En présence de BMF nous mettons en évidence
une population de progéniteurs endothéliaux, qui se différencient en cellules endothéliales
fonctionnelles. Nous exploitons actuellement ce modèle pour obtenir des cellules endothéliales
ayant des fonctions spécialisées de cellules endothéliales de la barrière hémato-encéphalique.
Les cellules endothéliales cérébrales ont pour caractéristique d'exprimer les protéines
des jonctions serrées, les molécules d'adhésion et de transporteurs. Au cours du développement,
ces caractéristiques sont acquises et maintenues par leur contact avec les astrocytes.
C'est pourquoi dans notre modèle, nous instruisons les cellules endothéliales dérivées
des hES par une co-culture avec des astrocytes. D'autre part nous avons mis évidence
que le BMP4 accélère le délai d'apparition des marqueurs CD133/KDR, exprimés par les
progéniteurs endothéliaux circulants. Or, mises en culture, ces cellules génèrent
une population de cellules qui expriment aussi bien les marqueurs de cellules mésenchymateuse
(Vimentine et ASMA) que de cellules épithéliales hépatiques (CK8, CK18 et CK19). En
culture, ces cellules, sont capables de se différencier en chondrocyte adipocytes
et ostéoblastes. Leur différenciation en cellules épithéliales est en cours. Nous
suggérons donc que ces cellules sont en transition épithélio-mésenchymateuse (TEM),
et travaillons sur cette hypothèse. Ces études ont mis en évidence que les cellules
hES permettent d'avoir accès à un large spectre de différenciation, allant de cellules
immatures à des cellules ayant acquis des fonctions spécialisées. En ce qui concerne
les cellules endothéliales et les cellules mesenchymateuses, cette propriété pourra
avoir des utilisations en pharmacologie et en médecine régénérative.
Note publique d'information : The development of the vascular System takes place through two pathways: vasculogenesis
and angiogenesis. Endothelial cells play a central role in the formation and function
of blood vessels. They take place in the inner wall of ail vessels and constitute
a dynamic barrier for the exchanges between blood and tissues. In addition, the endothelial
cells are highly specialized. For example, the endothelial cells of blood-brain barrier
(BBB) restrict the passage of molecules and cells into the central nervous System.
Vasculogenesis can be studied in vitro through the model of human embryonic stem cells
(hES). hES cells can generate ail three embryonic layers: mesoderm, endoderm and ectoderm.
They form spontaneously in culture compact structures called embryoïd bodies (EBs).
The EBs treatment with a combination of cytokines leads to the differentiation into
endothelial and hematopoietic precursor, confirming the existence of a stem cell common
to both Systems. The production of endothelial cells from hES is stimulated by BMP4,
which accelerates the time to onset of endothelial cells emergence (CD144/KDR) and
the number of cells involved in this differentiation process. In the presence of BMP4,
we highlight a population of endothelial progenitors, which differentiate into functional
endothelial cells. We currently operate the model to obtain endothelial cells with
specialized functions, such as endothelial cells of the BBB. Such endothelial cells
express the proteins of tight junctions, adhesion molecules. During development, these
characteristics are acquired and maintained by contact with astrocytes. For this reason,
we co-culture the endothelial cells derived from hES with astrocytes. In parallel,
we have tried to isolate more immature endothelial progenitors by using a combination
of markers expressed on post-natal endothelial progenitors. BMP4 boosted differentiating
hES cells were sorted with CD133/KDR markers. However, put into culture, these cells
generate a population of cells expressing markers of both mesenchymal cells (vimentin
and ASMA) and epithelial cells (CK8, CK18 and CK19). In culture, these cells are able
to differentiate into chondrocytes, adipocytes and osteoblasts. Their differentiation
into epithelial cells is currently under investigation. We suggest that these cells
are in epithelial-mesenchymal transition (EMT), and we are currently working on that
hypothesis. These studies have shown that hES cells can give access a broad spectrum
of differentiation from immature cells to cells that have acquired specialized functions.
With regard to endothelial cells and mesenchymal cells, this property may have uses
in pharmacology and, further, will open the way to regenerative medicine.
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