production, qualité et l sécurité des cellules stromales mésenchymateuses dérivées du tissu adipeux à des fins thérapeutiques : utilisation d'un jumeau numérique

Le métabolisme oxydatif cellulaire, principalement localisé dans les mitochondries, est un processus central pour la production d'énergie sous forme d'ATP via la phosphorylation oxydative. Ce mécanisme repose sur l'oxydation des nutriments au sein du cycle de Krebs et de la chaîne respiratoire, génèrant des espèces réactives de l'oxygène (ROS), dont l'accumulation excessive peut induire un stress oxydatif. Des études récentes soulignent que ce stress oxydatif est impliqué dans la régulation de voies de signalisation critiques, l'inflammation, et la dysfonction mitochondriale, contribuant ainsi à la progression de nombreuses maladies Nous avons modélisé les mécanismes catalytiques impliqués dans la formation des ROS et leurs régulations par les défenses antioxydantes. Ces modélisations visent à prédire l'état oxydatif de cellules. Nous avons développé des modèles mathématiques déterministes représentant l'activité catalytique et la production des ROS des complexes I et III individuellement. Ces modèles sont basés sur les équations de vitesse, en utilisant le formalisme de Michaelis et Menten ainsi que l'intégration des données biochimiques disponibles dans la littérature grâce à un apprentissage d'optimisation multiobjectif. Un travail similaire a été réalisé pour la construction des modèles des défenses antioxydantes avec les superoxydes dismutases 1 et 2 suivant le même protocole des complexes I et III. La modélisation de la catalase sera un axe à finaliser pendant la thèse. Une application de notre algorithme à la production, la qualité et la sécurité des cellules stromales mésenchymateuses dérivées du tissu adipeux (MSC/ASC) à des fins thérapeutiques sera centrale dans la thèse. Les cultures cellulaires sont actuellement réalisées avec des milieux de culture standards commercialisés qui ont été initialement développés pour des lignées cellulaires transformées et immortalisées, mais qui n'ont jamais été adaptés aux exigences des cultures cellulaires primaires. Les milieux de culture sont enrichis en nutriments et molécules pour maximiser la prolifération cellulaire indépendamment de leur phénotype et contiennent de nombreux éléments d'origine animale. En l'absence d'étude détaillée sur les besoins nutritionnels ou l'efficacité métabolique réelle des ASC en culture, tout déséquilibre peut avoir un impact néfaste. Le maintien de conditions de culture contrôlées par la réinitialisation de l'empreinte tissulaire conduit également à l'homogénéisation du phénotype de la cellule produite.. Le maintien de l'homéostasie redox est d'une importance capitale pour les fonctions cellulaires et de plus en plus de preuves démontrent que l'état redox est le principal conducteur régulant la réorganisation métabolique pendant le stress. La modulation de l'environnement redox et du stress oxydatif est ainsi proposée comme paramètre décisif en culture. L'utilisation de notre algorithme du métabolisme oxydatif sera donc essentielle pour simuler les meilleures conditions et accélérer le remplacement des produits d'origine animale dans les milieux de culture. Sur la base de ces résultats, pendant la these, des approches de préconditionnement utilisant des inhibiteurs de la chaîne respiratoire mitochondriale seront utilisées pour orienter la reprogrammation métabolique des MSC/ASC vers la glycolyse et potentialiser leurs propriétés immunomodulatrices et leurs avantages thérapeutiques. Nous analyserons les contenus en NADH/NAD+, en coenzyme Q oxydé et réduit et cytochrome C ox/red par microscopie RAMAN qui seront les données d'entrée de nos algorithmes. Nous analyserons les contenus en SOD1, SOD2 et Catalase avec des ELISA pour compléter les données d'entrée de la machinerie antioxydante. L'utilisation de notre algorithme augmentera l'efficacité des tests et renforcera la précision des conditions à utiliser, car il permet de tester in silico une grande variété de combinaisons et de réduire ainsi le nombre d'expériences in vitro à réaliser École doctorale : BSB - Biologie, Santé, Biotechnologies Direction : Noelie DAVEZAC Financement : Concours de l'École Doctorale