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Pister des cellules souches musculaires

Des nanoparticules pour étudier le devenir des cellules MuStem délivrées in vivo.

Cellules MuStem après leur administration par leur noyau (jaune) et les HNPs (bleu : signal harmonique). © L. Dubreil

Pour évaluer l’efficacité d’un produit thérapeutique innovant, il est essentiel de pouvoir connaître comment il se distribue dans l’organisme après son administration. Or, la communauté scientifique manque cruellement d’outils performants pour faire cela. C’est précisément pour y remédier que l’UMR 0703 PAnTher a engagé un programme de recherche consistant à tester le potentiel de nanoparticules harmoniques (HNPs), pour marquer efficacement les cellules souches dérivées du muscle humain (hMuStem). Ces dernières sont présentées par le laboratoire comme candidat cellulaire pour le traitement de la myopathie de Duchenne.

Aucun effet cytotoxique des HNPs n’est observé sur la survie et la prolifération des cellules hMuStem qui montrent un marquage stable jusqu’à 4 jours post-incubation. L’acquisition simultanée de signaux distincts dits harmoniques générés par les HNPs permet sans ambiguïté de les détecter dans les tissus quelque soit la nature du bruit de fond. Grâce à leur forte brillance, les HNPs sont par ailleurs détectables en microscopie multiphotonique à plus d’1 mm de profondeur dans le tissu musculaire, ce qui ouvre des capacités exploratoires très intéressantes. Ces résultats expérimentaux démontrent les fortes potentialités des HNPs pour suivre la greffe des cellules hMuStem, étape indispensable à renseigner avant l’utilisation de ces dernières en tant qu’agents thérapeutiques.

Les HNPs apparaissent comme des outils innovants et prometteurs pour suivre la greffe de cellules et renseigner sur leur distribution dans l’organisme, information indispensable à renseigner pour permettre leur administration chez les patients. Les futurs travaux de suivi cellulaire chez l’animal greffé seront effectués sur du long terme.

A, Nanoparticules harmoniques (HNPs) constituées de Bismuth et de Fer (BiFeO3) ; B, HNPs (bleu) dans une cellule souche humaine MuStem visualisée par son cytosquelette d’actine (rouge). C, Injection dans le muscle d’une souris de cellules MuStem préalablement marquées avec des HNPs. D, Visualisation des cellules MuStem 24 heures après leur administration par leur noyau (jaune) et les HNPs (bleu : signal harmonique).. © Inra, L. Dubreil
A, Nanoparticules harmoniques (HNPs) constituées de Bismuth et de Fer (BiFeO3) ; B, HNPs (bleu) dans une cellule souche humaine MuStem visualisée par son cytosquelette d’actine (rouge). C, Injection dans le muscle d’une souris de cellules MuStem préalablement marquées avec des HNPs. D, Visualisation des cellules MuStem 24 heures après leur administration par leur noyau (jaune) et les HNPs (bleu : signal harmonique). © Inra, L. Dubreil

Partenaires : cette publication est le fruit des travaux de recherche et développement en microscopie biphotonique de la plate-forme APEX impulsés par le projet Infrastructure NeurATRIS, de l’avancée des travaux de recherche de l’UMR PANTHER sur la thérapie cellulaire de la myopathie de Duchenne et de l’expertise sur les nanoparticules de Luigi Bonacina physicien de l’Université de Genève et de Sandrine Gerber chimiste à l’Ecole Polytechnique de Lausanne. Des subventions ont été attribuées par l’État (tutelles Inra et Oniris), l'Agence Nationale pour la Recherche (ANR IHU,CESTI-10-IBHU-005) et le projet infrastructure NeurATRIS.

La publication associée : Dubreil L, Leroux I, Ledevin M, Schleder C, Lagalice L, Lovo C, Fleurisson R, Passemard S, Kilin V, Gerber-Lemaire S, Colle MA, Bonacina L, Rouger K., 2017, Multi-harmonic Imaging in the Second Near-Infrared Window of Nanoparticle-Labeled Stem Cells as a Monitoring Tool in Tissue Depth. ACS Nano. 25;11(7):6672-6681. doi: 10.1021/acsnano.7b00773.

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Santé animale
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Pays de la Loire