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Stem cells have for all time, and in the general consciousness, held out the promise of cell 
regeneration, treatment of genetic diseases, grafts of new functional tissues, etc. A global 
solution to very diverse pathologies, as the potential of these cells seems unlimited. 
Today, these very special cells have indeed allowed significant advances in clinical and 
translational medicine, on a small scale. It is therefore fundamental research that has finally 
been able to take advantage of the almost unlimited differentiation potential of these cells, 
making it possible to characterize pathological or cellular processes that were previously 
unanswered, while waiting for a new model.
In this context, this thesis will focus on the reprogramming of somatic blood cells from patients 
into induced pluripotent stem cells (hiPSC) and their differentiation into cardiac contractile 
cells. 
The objectives are multiple: The development and optimization of a protocol for the 
reprogramming of blood cells into pluripotent cells and their subsequent differentiation into 
cardiomyocytes. The characterization of cells at key stages of their development: from stem 
cells to cardiomyocytes. And finally, in the short term, the electrophysiological analysis of the 
induced cardiomyocytes to characterize the impact of specific inherited genetic mutations 
carried by patients with a ventricular arrhythmia phenotype.

cellules souches / cardiomyocytes / hiPSC/ Maastricht University / Uliege/ culture cellulaire --- Sciences de la santé humaine > Médecine de laboratoire & technologie médicale

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Les cellules stromales mésenchymateuses (MSC) sont aujourd’hui très connues du monde scientifique pour leurs nombreuses propriétés et leur utilité en recherche médicale. En effet, en plus de pouvoir être isolées facilement depuis de nombreux tissus, ces cellules possèdent des caractéristiques notables telles que la différenciation en de multiples autres types cellulaires, leur capacité à réguler le système immunitaire et l’inflammation, leur auto-renouvellement et des propriétés angiogéniques et anti-apoptotiques. Leurs rôles en médecine régénérative et en thérapie cellulaire ne sont plus à prouver : les MSC se sont à plusieurs reprises démarquées dans le traitement de diverses maladies telles que la maladie de Crohn ou bien encore la maladie du greffon contre l’hôte (GVHD). Cependant, plusieurs pistes sont encore à explorer, et de multiples nouvelles fonctionnalités de ces cellules restent à découvrir. 
C’est ce que le Laboratoire de Recherche Translationnelle en Néphrologie (LTRN) et le Centre de Recherche Expérimentale du Département de Chirurgie (CREDEC) cherchent notamment à réaliser, en combinant les connaissances préexistantes avec de nouvelles approches expérimentales sur des modèles animaux comme le cochon ou le rat. Les différents modèles étudiés au sein du laboratoire servent de tremplin à ce qui pourrait être réalisé dans le futur chez l’homme. Une bonne connaissance des similitudes et des différences entre les MSC provenant de ces trois espèces différentes est donc recommandé afin de transposer au mieux les résultats obtenus.
Ce mémoire portera sur l’approfondissement des connaissances des similitudes et des différences associées à ces MSC entre trois espèces différentes : le rat, le cochon et l’humain. Pour ce faire, les MSC ont été testées pour deux de leurs caractéristiques d’identification, à savoir, leur caractérisation phénotypique et leur potentiel de différenciation in vitro en adipocytes, chondrocytes et ostéoblastes. Leur potentiel immunomodulatoire, représentant l’une de leur caractéristique les plus importantes, notamment pour leur utilisation en transplantation rénale et hépatique, a également été testé afin de démontrer si les réponses obtenues pour un type cellulaire sont les mêmes d’une espèce à l’autre. Today, mesenchymal stromal cells (MSC) are well known in the scientific world for their numerous properties and usefulness in medical research. Indeed, in addition to being easily obtained from a wide range of tissues, these cells possess such notable characteristics as differentiation into multiple other cell types, the ability to regulate the immune system and inflammation, self-renewal and angiogenic and anti-apoptotic properties. Their role in regenerative medicine and cell therapy is well established: MSCs have repeatedly been shown to be effective in the treatment of various diseases such as Crohn disease or Graft-Versus-Host Disease (GVHD). However, there are still many avenues to explore, and many new functionalities of these cells remain to be discovered. 
This is what the Laboratory in Translational Research in Nephrology (LTRN) and the Experimental Research Center of the Department of Surgery (CREDEC) are seeking to achieve, by combining pre-existing knowledge with new approaches tested on animal models such as pigs and rats. The various models studied in the laboratory serve as a springboard for what could be achieved in the future in humans. A good knowledge of the similarities and differences between the MSCs of these three different species is therefore highly advisable in order to transpose the results obtained as effectively as possible.
The aim of this thesis is to gain a deeper understanding of the similarities and differences associated with these MSCs between these three different species: rat, pig and human. To this end, MSCs were tested for two of their identifying characteristics, namely, their phenotypic characterization and their potential for in vitro differentiation into adipocytes, chondrocytes and osteoblasts. Their immunomodulatory potential, which represents one of their most important capabilities, notably for their use in kidney and liver transplantation, was also tested to demonstrate whether the responses measured for one cell type are the same from one species to another.

MSC --- Cellules Stromales Mésenchymateuses --- Culture cellulaire --- Caractérisation cellulaire --- Différenciation cellulaire --- FACS --- Immunologie --- MLR --- Sciences de la santé humaine > Multidisciplinaire, généralités & autres

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L’utilisation de polymères naturels dans le domaine biomédical s’est considérablement développée au cours de ces dernières années. La réalisation de membranes nanofribrillaires par électrospinning représente l’un des domaines principaux en ingénierie tissulaire, ouvrant la voie vers de nombreuses applications biomédicales de par sa modularité. La poly(ε-caprolactone) (PCL) est l’un des polymères les plus adaptés pour des applications biomédicales implantables à long terme en raison de ses remarquables caractéristiques : excellentes propriétés mécaniques, biocompatibilité et multiples possibilités de fonctionnalisation. Cependant, il est une caractéristique qui se révèle problématique lors du développement de matrices destinées à accueillir des cultures cellulaires : la faible température de fusion de la PCL. De ce fait, certaines évaluations histologiques nécessitant une imprégnation à chaud (60°C) dans de la paraffine ne peuvent être réalisées. Ceci représente un frein majeur dans le développement de matrices à partir de ce matériau. Dès lors, ce travail de fin d’étude s’est attelé à trouver une alternative à ce problème en se concentrant sur la stabilisation thermique de membranes électrospinnées en PCL.
Trois stratégies différentes ont été envisagées. La première consiste en l’incorporation de poly(L-lactide) aux extrémités des chaines de polycaprolactone. La synthèse de copolymères triséquencés PLLA¬-b-PCL-b-PLLA permet d’envisager une combinaison des effets bénéfiques des deux polymères : bonnes propriétés mécaniques de la PCL et haute température de fusion du L-Lactide. Cependant, aucune cristallisation des séquences de poly(L-lactide) n’a pu être obtenue. En l’absence de zone cristalline, aucune amélioration de la tenue thermique des fibres de PCL n’a été réalisée.
La deuxième stratégie consiste en l’utilisation d’une molécule apparentée à l’ε-caprolactone : la 2-oxepane-1,5-dione. Celle-ci permet la réalisation de copolymères poly((ε-caprolactone)-co-(2-oxepane-1,5-dione)) disposant de propriétés thermiques accrues. Cependant, aucun copolymère de haute masse moléculaire, pourtant nécessaire à une mise en œuvre en électrospinning, n’a pu être obtenu. La préparation de matrices électrospinnées par cette voie n’est donc pas envisageables. 
La troisième stratégie consiste en l’incorporation au sein des membranes d’un copolymère possédant une haute température de transition vitreuse. Ce dernier est synthétisé par polycondensation entre l’isosorbide et le 4,4-(ethane-1,2-diyl)bis(4-methyl-5-methylene-1,3-dioxolan-2-one). L’effet de la proportion ajoutée sur les différentes caractéristiques des membranes électrospinnées a été évalué. L’amélioration de la tenue thermique des membranes a ainsi été réalisée. Une incorporation de 30% en masse assure le maintien de la structure nanofibrillaire à des températures allant jusqu’à 70°C. Cette stratégie possède également l’avantage d’introduire à la surface des nanofibres des carbonates cycliques activés très réactifs. Cet aspect a été mis à profit pour réaliser une optimisation du greffage chimique de facteurs biologiques. Finalement, une caractérisation in vitro de la biocompatibilité des matrices PCL/PC a été réalisée. 
L’objectif initial de tenue thermique des membranes électrospinnées de polycaprolactone est atteint, et ce sans aucune altération de leur biocompatibilité. Les membranes électrospinnées ainsi développées sont aptes à accueillir des cultures cellulaires et présentent des propriétés thermiques accrues.

Electrospinning --- poly(ε-caprolactone) --- 2-oxepane-1,5-dione --- poly(L-lactide) --- membrane régénérative --- culture cellulaire --- PLLA-b-PCL-b-PLLA --- isosorbide --- 4,4-(ethane-1,2-diyl)bis(4-methyl-5-methylene-1,3-dioxolan-2-one) --- Physique, chimie, mathématiques & sciences de la terre > Chimie