Interest of encapsulation of adipose-derived mesenchymal stem cells in the healing of burns

Depuis leur découverte, les cellules souches mésenchymateuses issues du tissu adipeux (ASC) ne cessent d’être l’objet d’études aboutissant pour certaines à des essais cliniques dans des pathologies comme le diabète, le cancer, les maladies cardiovasculaires et ostéoarticulaires. En effet, les ASC présentent de nombreux avantages par rapport aux autres cellules souches mésenchymateuses. Elles sont plus facilement accessibles, dans des volumes plus grands et ont un meilleur potentiel prolifératif. De plus, ces cellules s’avèrent particulièrement intéressantes dans la cicatrisation cutanée grâce aux facteurs de croissances et cytokines anti-inflammatoires, pro-angiogéniques, anti-fibrosants et immunomodulateurs qu’elles sont capables de sécréter. Néanmoins, leur tendance à migrer et leur faible survie une fois injectées limitent leur potentiel thérapeutique. Ainsi les objectifs de ce travail ont été dans un premier temps de développer un protocole d’encapsulation cellulaire reproductible, n’altérant pas les propriétés des cellules et pouvant être effectué en condition GMP, puis d’étudier l’impact de ces cellules encapsulées sur la cicatrisation des brûlures. Pour cela, des ASC ont été encapsulées par une méthode d’extrusion vibration dans de l’alginate ce qui nous a permis d’obtenir des microparticules d’environ 500 µm, stables sur 16 jours, avec une viabilité cellulaire supérieure à 70%. Le potentiel clonogénique et prolifératif ainsi que le potentiel de différenciation des cellules n’ont pas été altéré par l’encapsulation. De plus, l’encapsulation a d’une part augmenté les quantités de cytokines sécrétées et d’autres part enrichi le sécrétome des cellules avec de nouvelles cytokines non détectées chez les ASC cultivées en monocouche. Ensuite, des ASC encapsulées et non encapsulées ont été injectées en intradermique dans un modèle de brûlure du second degré sur explant de peau humaine. Cette étude a mis en évidence une accélération de la ré-épithélialisation pour les explants traités par ASC encapsulées et en monocouche ainsi qu’une augmentation de la migration des kératinocytes et un meilleur remodelage du derme pour les peaux où des ASC encapsulées avaient été injectées. Ces résultats valident notre protocole d’encapsulation et soulignent l’intérêt thérapeutique des ASC, en particulier encapsulées, dans la cicatrisation des brûlures. Des études supplémentaires sont cependant nécessaires pour envisager une utilisation clinique des ASC dans le contexte de brûlure cutanéeSince their discovery, adipose derived stem cells (ASC) have been the object of numerous studies among which some resulted in clinical trials on diabetes, cancer, cardiovascular and osteoarticular diseases. Indeed, ASCs have several advantages over other mesenchymal stem cells. ASCs are easier to extract in greater volumes and have a higher proliferative potential. Moreover, ASCs are particularly interesting in wound healing through growth factors and anti-inflammatory, pro-angiogenic, antifibrotic et immunomodulatory cytokines that they could secrete. Nevertheless, their trend to migrate and their short survival once injected limit their therapeutic potential. Thus, this work aims to first, develop a reproducible encapsulation protocol which does not alter cells properties and could be realized in GMP condition and second, to study the impact of encapsulated cells on wound healing. On this purpose, ASCs were encapsulated with a prilling vibration method in alginate which allowed us to obtain 500 µm microparticles, stable on a 16 days period and with a cellular viability > 70%. Clonogenic, proliferative and differentiation potentials were not altered by encapsulation. Besides, on one hand, encapsulation has increased the amount of secreted cytokines and on the other hand, enriched ASCs secretome with new cytokines undetectable in ASCs grown as monolayer. Then, encapsulated and non-encapsulated ASCs were injected intradermally in a second degree burn model on human skin explant. This study highlights an acceleration of re-epithelialization in explants treated with ASCs as well as an increase of keratinocytes migration toward the center of the burn and a better remodelling of the dermis in explants where encapsulated ASCs were injected. These results validate our encapsulation protocol and reveal the therapeutic potential of ASCs, especially when encapsulated, in burn healing. However, supplementary studies are needed before considering a clinical use of ASCs in burn contex