Cellules endothéliales issues de progéniteurs versus cellules endothéliales matures : caractérisation en vue de leur utilisation en ingénierie vasculaire

Progenitor-derived endothelial cells versus mature endothelial cells: perspectives in tissue engineering applications

¹ INSERM, U577, Bordeaux, F-33076 France
² Université Victor-Segalen Bordeaux 2, UFR d’Odontologie, 16-20, cours de la Marne, 33076 Bordeaux
noelie.thebaud@inserm.fr
³ Université Victo-Segalen Bordeaux 2, 33076 Bordeaux
⁴ CIC-IT Biomatériaux, Pessac, F-33604 Pessac
⁵ CHU Bordeaux, Hôpital Xavier Arnozan, 33604 Pessac

Résumé

L’isolement des progéniteurs des cellules endothéliales à partir du sang périphérique humain a généré beaucoup d’espoirs dans le cadre de l’ingénierie tissulaire appliquée aux vaisseaux, en raison des bénéfices qu’ils pourraient apporter comparativement à des cellules endothéliales (CEs) matures. Nous avons étudié la capacité de cellules endothéliales issues de progéniteurs (PDECs pour progenitor-derived endothelial cells) à coloniser des matrices de colle de fibrine ou de collagène, comparativement à des CEs de la veine saphène humaine (HSVECS) ou à des CEs de la veine du cordon ombilical (HUVECs) : (a) en conditions statiques, afin de déterminer les conditions optimales de culture; (b) sous contrainte de cisaillement (shear stress) dans des chambres de flux ou des constructions vasculaires tululaires, pour étudier la réponse cellulaire et l’expression au niveau des ARNm sur les deux revêtements, par des analyses sur puces à ADN (macroarray) ou par PCR quantitative. Les PDECs caractérisés : (a) peuvent coloniser et se développer sur colle de fibrine; (b) présentent une résistance plus élevée au stress oxydatif que les HSVECs et les HUVECs; (c) supportent une contrainte de cisaillement physiologique quand ils recouvrent les deux types de substrats, dans les chambres de flux, et l’expression de leurs gènes est modulée; (d) colonisent une prothèse vasculaire enduite de collagène et résistent à des forces mécaniques. Nos résultats permettent d’améliorer la caractérisation des PDECs dans le cadre de leur utilisation en ingénierie vasculaire.

Abstract

The isolation of endothelial progenitor cells from human peripheral blood generates a great hope in vascular tissue engineering because of particular benefit when compared with mature endothelial cells. We explored the capability of progenitor-derived endothelial cells (PDECs) to line fibrin and collagen scaffolds in comparison with human saphenous and umbilical cord vein endothelial cells (HSVECs and HUVECs) : (a) in a static situation, allowing definition of the optimal cell culture conditions; (b) under shear stress conditions (flow chambers or tubular vascular constructs), allowing investigation of cell response and mRNA expression on both substrates by oligonucleotide microarray analysis and quantitative real-time PCR. Well characterized PDECs: (a) were able to colonize and grow on fibrin glue; (b) exhibited higher resistance to oxidative stress than HSVECs and HUVECs; (c) withstood physiological shear stress when lining both substrates in flow chambers, and their gene expression was regulated; (d) colonized a collagen-impregnated vascular prosthesis and were able to sense mechanical forces. Our results provide an improved qualification of PDECs for vascular tissue engineering.