Les lésions des nerfs périphériques chez l’humain provoquent une paralysie très invalidante du membre affecté (un bras, une main ou une jambe). Dans le but de réparer ces lésions, nous avons développé un tube nerveux composé de cellules humaines autologues et démontré son efficacité chez l’animal. Cependant, pour que cette approche puisse être transférée à la clinique, il est nécessaire de trouver une solution à l’obtention des cellules de Schwann (CS) autologues qui doivent être intégrées au tube nerveux afin d’assurer son efficacité. Ce projet vise donc à générer des CS à partir des mêmes fibroblastes autologues utilisés pour reconstruire le tube nerveux. Nous proposons de convertir ces fibroblastes de peau directement en cellules de Schwann par la technique de reprogrammation cellulaire qui consiste à introduire dans la cellule des gènes par des méthodes étroitement régulées. Nous vérifierons ensuite la capacité des cellules de Schwann ainsi obtenues à stimuler la régénération nerveuse en les combinant à des neurones moteurs dans un modèle 3D humain fabriqué en laboratoire. L’approche de thérapie tissulaire que nous proposons de développer a pour avantage d’être un moyen cliniquement et économiquement prometteur afin d’offrir une nouvelle option thérapeutique pour la réparation des nerfs périphériques au Québec.

L’épidermolyse bulleuse simplex (EBS) est une maladie génétique rare de la peau caractérisée par la formation de bulles et de lésions cutanées et pour laquelle il n’y a pas encore de traitement. Au fil des années, notre équipe de l’université du Québec de Chicoutimi a remarquablement participé à l’avancement des connaissances sur cette maladie. L’objectif du projet est de développer une thérapie efficace et permanente pour cette maladie, ce qui s’intègre parfaitement dans les priorités du réseau ThéCell. À partir des cellules primaires des patients EBS, des cellules souches pluripotentes induites (iPSCs) seront générées et génétiquement corrigées en une seule étape. Ensuite, elles seront différenciées en cellules de la peau (kératinocytes). La suspension des kératinocytes génétiquement corrigés sera éventuellement délivrée par pulvérisation directement sur les blessures des patients à l'aide du dispositif de type spray disponible sur le marché. Les cellules délivrées vont proliférer permettant la régénération de la peau et sa cicatrisation. Une telle approche non invasive, efficace et rapide comparativement aux techniques de synthèse et de greffe de tissus de peau difficiles à cultiver, transporter et conserver offre un grand potentiel thérapeutique pour EBS en combinant la reprogrammation, l’édition génétique et la vaporisation cellulaire.

Les maladies cardiovasculaires (CVDs) représentent 34% des décès mondiaux annuels. Le ventricule gauche (VG) est incapable de se régénérer et le tissu restant suite à une crise cardiaque est insuffisant pour maintenir un débit cardiaque adéquat. La transplantation n’est souvent pas une option appropriée. De ce fait, il y a un besoin urgent de méthodes alternatives. La capacité de régénérer des lignées cardiaques à partir de cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSCs) offre une opportunité sans précédent pour établir des modèles 3D in vitro de CVDs en plus de permettre le développement de tissus cardiaque autologues.
Ce projet multidisciplinaire s’aligne avec la mission et la vision du réseau ThéCell. Nous allons évelopper un VG vascularisé bio-imprimé en 3D: 1) à transplanter dans un coeur endommagé in vivo (long terme); 2) en tant que modèle 3D in vitro pour le test de médicaments. Ce modèle fournira des VG et transformera le processus de développement de médicaments en permettant de reproduire la physiologie humaine in vitro. Le résultat de ce projet constituera une avancée majeure permettant de surmonter les complications cliniques associées au manque de donneurs d’organes en fournissant un VG humain fonctionnel permettant de tester la toxicité des médicaments et de modéliser in vitro des CVDs.

Une altération de la régénération osseuse peut entraîner un retard dans la guérison des fractures, une fausse consolidation et non-consolidation des os, en particulier chez les personnes souffrant de troubles métaboliques chroniques comme le diabète et l'ostéoporose. Les greffes osseuses autologues contenant des cellules immunitaires vivantes, notamment des mastocytes et des cellules osseuses, sont considérées comme la référence pour favoriser la régénération osseuse dans de tels cas. Cependant, le prélèvement de greffons implique une chirurgie invasive et produit souvent des échantillons insuffisants pour une greffe adéquate. Nous proposons de développer une approche d'ingénierie tissulaire utilisant un polyphosphate inorganique (polyP) encapsulé dans un hydrogel ostéo-inducteur. Lorsqu'il est implanté dans un défaut osseux, nous estimons que l'hydrogel de polyP favorisera le recrutement de cellules immunitaires endogènes pour amorcer la phase inflammatoire de la guérison et accélérer la régénération osseuse et la réparation du défaut. Lors de travaux antérieurs, l'IP et d'autres ont montré que le polyP est un agent anabolique permettant la réparation du squelette et Martineau et al ont établi le rôle clé des mastocytes dans la cicatrisation osseuse précoce. En collaboration avec l'expert en biomatériaux Dr Banquy, la proposition actuelle utilisera des cultures ex vivo de mastocytes humains pour développer des échafaudages d'hydrogel dopés au polyP optimaux pour l'implantation in vivo. Il en découlera une alternative thérapeutique, peu invasive, pour traiter les complications de la guérison des fractures afin de réduire le fardeau des blessures.

Le traitement des grands brûlés est une course contre la montre, puisque sans protection cutanée, des infections mortelles surviennent rapidement. Les greffes de peaux sont donc essentielles pour faire barrière aux infections et garder les patients en vie. Toutefois, pour persister longtemps, ces greffes doivent provenir des cellules des patients, car les greffons d'autrui sont rejetés. En effet, le système immunitaire s'attaque à certaines cellules désignées comme "étrangères". Nous développons des peaux reconstruites à partir de cellules humaines qui ont déjà permis de sauver 17 patients. Cependant, le temps de production est encore long, car il faut extraire les cellules, les amplifier et générer des peaux après l'arrivée des patients. Cette étude vise donc à accélérer la production en utilisant des cellules d'autrui que nous pensons peu ciblées par le système immunitaire, combinées avec des cellules du patient. Si cela fonctionne, nous pourrions débuter la production des peaux avant l'arrivée des patients, greffer rapidement et réduire les risques d'infections et le temps d’hospitalisation. En vue d'une translation clinique, nous constituerons des dossiers auprès de comités d'éthique et règlementaire. Le succès de cette recherche représenterait une avancée majeure, en sauvant plus de patients et réduisant les coûts associés aux complications.

L'oesophage est un tube qui permet le passage des aliments de la bouche à l'estomac. L'atrésie oesophagienne est la malformation de l’oesophage la plus fréquente (environ 1:2500 naissances, 35 cas/an au Québec) qui consiste en un défaut de canalisation de la lumière de l’oesophage. Les nouveau-nés atteints nécessitent une réparation chirurgicale urgente à la naissance. Parfois, la chirurgie est compliquée voire impossible en raison d’un long écart entre les deux extrémités, ce qui peut nécessiter un remplacement oesophagien par l'estomac ou le côlon avec de lourdes séquelles à long terme.
L’objectif de ce projet est de recourir à des cellules souches cultivées en « mini-oesophages » (organoïdes) que nous pourrons assembler sur des supports qui permettront d’obtenir in vitro un oesophage artificiel qui, une fois différencié jusqu’à la maturité, pourrait être ultimement implanté chez les enfants qui le nécessiteraient.
Dans la présente étude, nous allons développer un prototype d'oesophage à petite échelle afin de tester l’implantation des organoïdes oesophagiens sur différents biomatériaux. Nous formons une équipe qui dispose des expertises en culture de cellules et en ingénierie tissulaire.
Ces résultats nous permettront de tester par la suite le meilleur de ces « prototypes » sur des modèles animaux avant de les appliquer chez l’humain.