Projet de recherche P6/36 (Action de recherche P6)
L’étude de la morphologie, de la fonction et de la physiologie de la niche de cellules pro-génitrices dans le foie normal et malade est le thème de ce projet de recherche.
Les niches locales de cellules pro-génitrices adultes sont des micro-environnements tissulaires qui contiennent des cellules pro-génitrices somatiques. Celles-ci ont une capacité de prolifération quasi illimitée dans le temps mais se dédoublent de façon lente. Leur division donne naissance aux cellules amplificatrices de transit, qui elles se divisent plus rapidement, peuvent quitter la niche et migrer dans l’organe. Outre ces cellules, la niche englobe dans une matrice extracellulaire très spécialisée des cellules non pro-génitrices et des terminaisons axonales. Des signaux complexes, échangés à l’intérieur de la niche, entre les cellules pro-génitrices, non pro-génitrices et la matrice, contrôlent la division cellulaire asymétrique caractéristique de ces cellules pro-génitrices : En effet, une des cellules-filles issues de la division cellulaire garde des capacités pro-génitrices tandis que l’autre devient une cellule amplificatrice de transit, et peut donc se différencier.
Dans le foie, la niche de cellules pro-génitrices est située anatomiquement au niveau des canaux de Hering et des petites canaux biliaires. Elle contient des cellules souches originaires de l’endoderme et du mésoderme. Les cellules d’origine endodermique sont au moins bi-potentielles et peuvent se différencier soit en hépatocytes soit en cellules biliaires. Les cellules pro-génitrices mésenchymateuses pourraient donner naissance aux cellules stellaires, sinusoïdales endothéliales ou à d’autres cellules mésenchymateuses hépatiques adultes, mais il n’y a, à ce jour, pas de preuve de cette transformation. En plus de leur présence dans la niche, des cellules pro-génitrices localisées à distance peuvent également être recrutées au niveau de foie C’est le cas de cellules pro-génitrices de la moelle osseuse hématopoïétique.
Dans le projet spécifique 1, nous étudierons le développement ontogénique et la structure de la niche pro-génitrice hépatique sur du tissu hépatique embryologique et adulte de souris ainsi que sur du matériel humain.
Le but du projet spécifique 2 est de développer de nouvelles stratégies pour isoler, enrichir et purifier les différents types cellulaires composant la niche, à partir de foies de souris et humains.
Le phénotype des cellules de la niche pro-génitrice purifiées et cultivées dans différentes conditions expérimentales sera analysé dans le projet spécifique 3. Cette analyse permettra de déterminer les facteurs impliqués dans le contrôle de la prolifération et de la différenciation de ces cellules et de déterminer si une trans-différenciation entre cellules d’origine endodermique ou mésodermique est possible.
Dans le projet spécifique 4, les cellules pro-génitrices seront transplantées in vivo chez les souris trans-géniques sur-exprimant l’urokinase plasminogen activator (uPA+/+) ou uPA+/+-scid. Ces souris sont un modèle idéal pour étudier l’implantation hépatique des cellules transplantées, leur survie, prolifération et différenciation dans le foie hôte.
La pathologie hépatique chronique, quelle qu‘en soit l’étiologie, est associée à l’activation et la prolifération des cellules pro-génitrices.
Dans le projet spécifique 5, nous étudierons la niche hépatique pro-génitrice dans différents modèles animaux d’hépatopathie. Les souris uPA+/+-scid humanisées serviront de modèle pour les hépatities virales B et C. Des modèles de carcinogenèse chimio-induite et trans-génique seront utilisés pour déterminer l’implication des cellules pro-génitrices et des cellules de la niche dans la survenue de l’hépatocarcinome. Des manipulations nutritionnelles, les souris déficientes en leptine et les souris avec une délétion conditionnelle et hepatospécifique du gène NEMO seront utilisées pour modéliser la stéatopathie métabolique (ou non-alcoolique).
L’étude de la niche pro-génitrice hépatique dans les pathologiques hépatiques humaines (hépatites virales, biliaires, alcooliques, non-alcooliques, carcinome hépato-cellulaire et cholangiocarcinome) sera l’objet du projet spécifique 6. Cette étude sera réalisée sur du matériel provenant de la banque de tissu de la KUL et sur des biopsies hépatiques collectées de façon prospective dans le cadre de ce projet.
A côté des cellules primaires, les lignées cellulaires pro-génitrices (cellules souches mésenchymateuses humaines et cellules épithéliales hépatiques de rat) seront caractérisées du point de vue du phénotype et de la plasticité dans le projet spécifique 7. Cette étude a pour but d’élucider les mécanismes transitionnels responsables de la différenciation de ces cellules souches en hépatocytes ou cellules mésenchymateuses matures, afin de générer une source alternative d’hépatocytes fonctionnels pour les études pharmacologiques et toxicologiques in vitro.
Le projet spécifique 8 sera centrée sur la démonstration du recrutement par le foie de cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse hématopoiëtique, de leur différenciation en cellules sinusoidales ou en myofibroblastes hépatiques et de leur rôle dans le maintien et l’activation des cellules de la niche hépatique. De plus, nous étudierons la contribution de ces cellules à la formation des cicatrices fibreuses dans la fibrose hépatique.
Le but du projet spécifique 9 est de réaliser des expérience de traçage cellulaire. Pour ce faire, des souris (existantes) exprimant la Cre recombinase sous le contrôle de promoteurs spécifiques seront croisées avec des souris rapporteuses portant le gène de eGFP floxé. Cette technologie permettra donc le traçage cellulaires à différents moment du développement embryologique et post-natal. Elle permettra de déterminer de façon convaincante l’origine endodermique versus mésodermique des cellules hépatiques et la survenue de trans-différenciation.
Ce projet permettra donc de mieux connaître la structure et la fonction de ce micro-environnement tissulaire que constitue la niche intra-hépatique des cellules pro-génitrices. De nouvelles possibilités pour les transplantations cellulaires hépatiques autologues et allogéniques et de nouvelles stratégies pour le traitement des hépatopathies chroniques, visant à stimuler la prolifération des cellules pro-génitrices locales, pourraient dériver de ces recherches.
