Sécrétome de cellules souches mésenchymateuses dentaires : une approche intrigante pour la neuroprotection et la neurorégénération, partie 2

Il est important de noter que l’âge du donneur et les conditions microenvironnementales in vitro peuvent également influencer la composition du sécrétome. Il a été rapporté que le DPSC-CM obtenu dans des conditions normoxiques était enrichi en molécules ayant des propriétés anti-inflammatoires, de réparation tissulaire et régénératrices par rapport au CM obtenu dans des conditions hypoxiques (44).

Dans l’apprentissage, la mémoire et la cognition humaine, le microenvironnement in vitro joue un rôle essentiel. Vivre dans un bon microenvironnement in vitro peut nous aider à mieux entretenir la mémoire, à améliorer les effets d’apprentissage et à promouvoir la santé physique globale.

Premièrement, un bon microenvironnement in vitro peut favoriser la formation et le maintien de connexions neuronales. Les neurones sont un type de cellules du cerveau chargées de transmettre des signaux et de former des souvenirs. Lorsque nous apprenons de nouvelles choses, les connexions entre les neurones continuent de se renforcer, ce qui favorise la formation de nouveaux souvenirs. Un bon environnement peut aider les connexions neuronales à rester stables sans être perturbées.

Deuxièmement, le microenvironnement in vitro peut affecter le métabolisme et le fonctionnement des cellules cérébrales. Une quantité suffisante d'oxygène, de nutrition et d'eau peut améliorer le niveau métabolique des cellules cérébrales, éviter la mort et le vieillissement des cellules cérébrales et ainsi bénéficier au développement de la mémoire et des capacités cognitives. Dans le même temps, un environnement calme ou modérément confortable peut aider les gens à se concentrer et favoriser l’amélioration de l’apprentissage et de l’efficacité du travail.

De plus, un environnement in vitro sain a également un impact positif sur d’autres aspects de la santé physique. Des efforts dans des domaines tels qu’un sommeil adéquat, le recours à des choix alimentaires sains et un exercice modéré peuvent améliorer la mémoire et les capacités cognitives. Un mode de vie sain qui intègre le corps et l'esprit peut réduire les émotions négatives telles que l'anxiété, la dépression et le stress, contribuant ainsi à améliorer l'efficacité du travail du cerveau et la vitalité de la pensée.

En résumé, il existe un lien indissociable entre le microenvironnement in vitro et la mémoire. Un environnement optimisé peut contribuer à renforcer la connexion entre les neurones et à améliorer la fonction métabolique des cellules cérébrales, favorisant ainsi la formation et le maintien de la mémoire, et c'est également un gage de santé physique et mentale. Travaillons ensemble pour créer un environnement in vitro sain et positif afin de mieux contribuer à notre santé et à notre réussite. L'homme orange :

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De plus, le sécrétome collecté à partir de DPSC cultivés à 5% d'O2 a montré des effets stimulants plus élevés sur la prolifération et la migration des cellules NIH3T3 des fibroblastes embryonnaires de souris et sur la différenciation neuronale des cellules SH-SY5Y (45).
La quantité et la taille des EXO ainsi que leur expression de la tétraspanine peuvent varier en fonction du milieu utilisé pour la culture (46). Le sécrétome des SHED et des jeunes DPSC contenait plus de facteurs de croissance et des niveaux inférieurs de cytokines pro-inflammatoires par rapport aux DPSC obtenus à partir de sujets âgés.

Le potentiel de différenciation était également plus élevé dans les SHED et les jeunes DPSC (47).

La CM peut être obtenue par des PDLSC sains mais également par des PDLSC enflammés. La CM obtenue par les cellules enflammées a augmenté la prolifération des PDLSC sains et enflammés, mais a réduit la différenciation vers les ostéoblastes. Une CM saine a sauvé la différenciation ostéogénique altérée [48].

Le traitement avec différentes substances peut également influencer le sécrétome cellulaire. Le traitement des DPSC avec du 2,3,5,40-tétrahydroxystilbène-2-O- -D-glucoside (THSG), un composant bioactif de Polygonum multiflorum Thunb., a induit des modifications dans la sécrétion. des protéines associées à la croissance dans la CM, augmentant certaines d'entre elles comme l'AKT2 et le récepteur NGF (49).

Au lieu de cela, les CM des GMSC modifiés par FGF-2- contenaient plus de VEGF-A, de FGF-2 et de TGF- [50]. Le traitement à l'acide ascorbique des SHED a augmenté la libération de facteurs de croissance nécessaires à la régénération des tissus et à l'homéostasie, notamment le VEGF, le SCF, l'IGF-1, le HGF, le bFGF, l'Ang-1 et l'EGF, ainsi que des cytokines anti-inflammatoires, telles que comme NO, indoleamine 2,3-dioxygénase (IDO), PGE-2, IL-10 et IL-6.

Au contraire, les cytokines inflammatoires CCL2 et TGF- 1 étaient réduites [51].

L'exposition au milieu de différenciation pourrait également induire des modifications dans les ARN non codants des EV et des EXO des PDLSC.

Plus précisément, 69 à 557 ARN circulaires (circARN) et 2 907 à 11 581 ARNnc ont été trouvés dans des véhicules électriques isolés de PDLSC et de PDLSC exposés à un milieu de différenciation ostéogénique à différents moments.

Par rapport aux PDLSCsEV indifférenciés, 3 circARN et 2 lncARN ont été régulés positivement et 39 circARN et 5 lncARN ont été régulés négativement de manière constante après 5 et 7 jours d'exposition au milieu de différenciation (52).

De plus, 72 miARN ont été régulés positivement tandis que 35 ont été régulés négativement dans les PDLSC EXO après induction ostéogénique [53]. Un résumé des principaux facteurs trouvés dans le sécrétome des différentes MSC dentaires peut être trouvé dans le tableau 1.

Ang, angiopoïétine; BDNF, facteur neurotrophique dérivé du cerveau ; BMP, protéine morphogénétique osseuse ; BMSC, MSC de moelle osseuse ; circARN, ARN circulaire ; CM, milieu conditionné ; CUL7, culline 7 ; CXCL, chimiokinéligand à motif CXC ; DACC, développant des cellules complexes apicales ; DFSC, cellules souches de follicules dentaires ; DPSC, cellules souches de pulpe dentaire ; ECM, matrice extracellulaire ; EGF, facteur de croissance épidermique ; ECM, matrice extracellulaire ; EV, vésicules extracellulaires ; EXO, exosomes ; FGF, facteur de croissance des fibroblastes ; G-CSF, facteur de stimulation des colonies de granulocytes ; GDNF, facteur neurotrophique dérivé des cellules gliales ; GM-CSF, facteur de stimulation des colonies de granulocytes-macrophages ; GMSC, MSC gingivales ; HGF, facteur de croissance des hépatocytes ; ICAM, Molécule d'Adhésion Intercellulaire ; IDO, indoleamine2, 3-dioxygénase ; IFN, interféron ; IGF, facteur de croissance analogue à l'insuline ; IL, interleuchine; lncRNA, ARN long non codant ; MCP, protéine chimioattractive des monocytes ; miARN, microARN ; MMP, métalloprotéinase matricielle ; NGF, facteur de croissance nerveuse ; NT, neurotrophine ; PDGF, facteur de croissance dérivé des plaquettes ; PDLSC, cellules souches du ligament parodontal ; piARN, ARN interagissant avec PIWI ; PSMA1, sous-unité du protéasome, type alpha ; SCAP, cellules souches de la papille apicale ; SDF, facteur dérivé des cellules stromales ; SHED, cellules souches de dents de lait exfoliées humaines ; TGF, facteur de croissance transformant ; THSG, 2,3,5,40-tétrahydroxystilbène-2-O- -D-glucoside ; TIMP, inhibiteur tissulaire de la métalloprotéinase ; TNF, Tumor Necrosis Factor ; UC-MSC, cellules souches mésenchymateuses du cordon ombilical ; VEGF, facteur de croissance endothéliale vasculaire ↑, augmentation/améliorations ; ↓, réduction.

3. Potentiel neuroprotecteur et neurorégénératif du sécrétome de cellules souches dentaires dans les modèles précliniques

Pour évaluer le potentiel neurodégénératif et neuroprotecteur du sécrétome dentaire MSC, les effets du CM et des EV ont été évalués dans des modèles précliniques de maladies neurodégénératives et neurologiques et des modèles de lésions neuronales, telles que les lésions de la moelle épinière (SCI).

De plus, les effets médiés par le sécrétome sur la croissance neuronale, sa capacité à stimuler la différenciation neuronale et ses effets sur les cellules gliales ont également été évalués.

Nous avons effectué une recherche sur PubMed à la recherche d'études montrant le potentiel neurodégénératif et neuroprotecteur des modèles in vitro et in vivo de sécrétomes de CSM dentaires.

3.1. Sécrétome de cellules souches de pulpe dentaire

Le sécrétome des DPSC était l’un des plus étudiés. Différentes études ont évalué son efficacité pour induire une croissance des neurites. Il a été rapporté que DPSC-CM favorisait la croissance des neurites dans les neurones du ganglion de la racine dorsale (DRG).

Plus précisément, la longueur totale et le nombre d'articulations des névrites ont augmenté après le traitement par CM. De plus, DPSC-CM favorise la viabilité cellulaire de Schwann et la formation de myéline [54]. Les DPSC-CM ont amélioré la survie cellulaire et induit la croissance des neurites des cellules PC12, comme le montre la protéine nucléaire neuronale (NeuN), la protéine 2 associée aux microtubules (MAP -2 ), et III-tubuline.

Plus précisément, les DPSC-CM étaient plus efficaces pour induire la croissance des neurites PC12 par rapport aux co-cultures DPSC/PC12, ce qui indique que les co-cultures cellulaires avaient un retard dans la production de quantités efficaces de facteurs trophiques.

Les DPSC-CM ont également amélioré la migration cellulaire. Il est intéressant de noter que le nombre de cellules PC12 survivantes a été réduit lorsque du CM a été ajouté à l'anti-GDNF. Au lieu de cela, l’ajout d’anticorps anti-NGF, anti-GDNF et anti-BDNF atténue la croissance des neurites PC12.

Ces données ont démontré que le NGF, le BDNF et le GDNF sont impliqués dans la survie et la différenciation du PC12 [55]. Le sécrétome DPSC montre un effet chimioattractif sur les cellules SH-SY5Y. De plus, son effet sur la maturation neuronale a été évalué. Dans ce but, les cellules SH-SY5Y ont été induites vers des cellules neuronales après avoir été exposées au sécrétome DPSC.

Les cellules SHSY5Y soumises au sécrétome DPSC ont montré une croissance accrue des neurites, acquis des caractéristiques ultrastructurales des cellules neuronales et présenté une réactivité immunitaire accrue pour les marqueurs neuronaux. De plus, les cellules SH-SY5Y traitées au CM ont développé des caractéristiques distinctes, notamment des courants sensibles au Cd2+-, ce qui suggère que le SH-SY5Y maturé par CM-DPSC a acquis des canaux Ca2+ dépendants de la tension [56].

Conformément à l'étude précédente, la CM obtenue par feuille DPSC a induit la formation et la croissance de neurites dans des cellules de neuroblastome SH-SY5Y différenciées au niveau neuronal. Ces effets ont été renforcés lorsque les feuilles DPSC ont été cultivées avec FGF2.

Les effets favorisant les neurites ont été abolis lorsque les facteurs neurotrophiques ont été inhibés, ce qui suggère qu'ils sont nécessaires à l'effet positif des feuilles DPSC sur l'activité des cellules neuronales (57).

Récemment, Chouaib et al. ont mis en évidence que l'amélioration par DPSC-CM de l'excroissance des neurites dans les neurones sensoriels dépend de la concentration. Les auteurs ont également constaté que 48 heures de conditionnement DPSC constituaient la meilleure option pour obtenir une CM avec une activité efficace, tandis que l'allongement du temps de conditionnement n'améliorait pas les effets du DPSC-CM.

Il est intéressant de noter que le stockage congelé n’a pas influencé les résultats expérimentaux. Le CM contenait certains facteurs connus pour leur rôle dans la neurogenèse et la neuroprotection mais également dans l'angiogenèse et l'ostéogenèse. De plus, le conditionnement des DPSC avec le supplément B-27 a renforcé les effets neurodégénératifs de leur sécrétome, induisant une modification de sa composition en facteurs de croissance.

En particulier, le CM était plus efficace lorsque B-27 était ajouté aux DPSC avant le conditionnement [58]. Le CM des DPSC améliorait la neurotogenèse et exerçait également un effet chimioattractant sur les cellules souches neurales (NSC).

L'amorçage des DPSC avec de la fibrine riche en leucocytes et en plaquettes (LPRF) a augmenté la sécrétion de BDNF mais n'a exercé aucun effet supplémentaire sur les mécanismes de réparation médiés par la paracrine (59).

Il a également été démontré que la CM dérivée du DPSC était capable de protéger et de régénérer les cellules neuronales du ganglion trijumeau primaire isolées (TGNC). En effet, la CM a amélioré la survie des TGNC, associée à une excroissance et à une ramification étendues des neurites.

En parallèle, DPSC-CM a significativement régulé positivement l'expression des marqueurs neuronaux NeuN, III-tubuline et synapsine-I ainsi que TRPV1. Fait intéressant, DPSC-CM contenait du NGF, du BDNF, du NT-3 et du GDNF [60].

Les DPSC mobilisés par le G-CSF exprimaient des facteurs neurotrophiques plus élevés que les DPSC basal et leur sécrétome présentait un potentiel d'extension des neurites amélioré. En effet, le DPSC CM mobilisé avait un effet plus important sur la croissance des neurites dans les cellules TGW (61). Auparavant, il a été démontré que la CM du DPSC mobilisé augmentait la prolifération et l'activité migratoire des cellules neuronales Schwann RT 4- D6P2T [62].

Il est intéressant de noter que les CM des SHED et des DPSC se sont révélées capables de favoriser la régénération des neurones granulaires cérébraux en inhibant les signaux inhibiteurs de la croissance des axones par des mécanismes paracrines [63]. Le sécrétome des DPSC présente également des effets supérieurs à ceux des autres MSC.

Kumar et al. ont démontré que le sécrétome dérivé des DPSC, SCAP et DFSC induisait une différenciation neuronale dans les cellules IMR-32, une lignée cellulaire preneuroblastique, plus efficacement que les BMSC.

En particulier, la longueur des neurites était plus élevée lorsque les cellules IMR-32 étaient traitées avec le sécrétome DPSC. Le sécrétome DPSC contenait du GCSF, de l'IFN- et du TGF-, qui pourraient favoriser la différenciation neuronale (64).

Les DPSC, BMSC et AMSC ont favorisé une augmentation de la survie des cellules ganglionnaires rétiniennes co-cultivées. En particulier, l’augmentation de la survie a été améliorée dans les cultures rétiniennes traitées au DPSC.

Il est intéressant de noter que la coculture avec DPSC a induit une augmentation significative du nombre de cellules ganglionnaires rétiniennes portant des neurites et de la longueur des neurites par rapport aux cocultures avec BMSC et AMSC. Cependant, ces effets ont été bloqués à l’aide de bloqueurs des récepteurs des facteurs neurotrophiques Fc.

Les différents types de MSC ont montré un modèle différent d'expression des facteurs neurotrophiques et, plus précisément, les DPSC ont libéré des niveaux plus élevés de plusieurs facteurs de croissance tels que le NGF, le BDNF et le VEGF par rapport aux BMSC et aux AMSC.

En particulier, le VGF peut médier les effets neuroprotecteurs des DPSC (65). Les CM-DPSC ont montré des effets protecteurs sur la cytotoxicité induite par la privation d'oxygène et de glucose (OGD) dans les astrocytes de manière dose-dépendante.

Plus précisément, le pré-traitement et le post-traitement avec les CM-DPSC, mais également les CM-BMSC, ont atténué l'expression de la protéine acide fibrillaire gliale (GFAP), de la nestine et du musashi-1 induite par les OGD dans les astrocytes. Le traitement par CM a également bloqué la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) induites par les OGD et la régulation positive de l'IL -1. Fait intéressant, les CM-DPSC confèrent une cytoprotection supérieure contre la mort cellulaire par rapport aux BMSC (66).

Venugopal et coll. ont comparé le potentiel neuroprotecteur des systèmes de co-culture EXO, CM ou neurones-MSC à l'excitotoxicité induite par l'acide kaïnique in vitro. De plus, pour identifier le type de MSC le plus adapté, des EXO et des CM dérivés des DPSC et des BMSC ont été testés.

Les trois approches ont montré un potentiel neuroprotecteur grâce à l'augmentation de l'expression des facteurs de croissance et à l'inhibition de l'apoptose via l'activation de la voie PI3K-Bcl-2.

Il est important de noter que les EXO ont démontré de meilleures propriétés anti-nécrotiques par rapport à la co-culture neurone-MSC ou CM. Concernant la CM, seule la fraction contenant des protéines comprises entre 3 et 10 kDa a montré une neuroprotection et a sauvé les neurones de l'excitotoxicité (67).

Le sécrétome des DPSC a également montré des effets bénéfiques dans des modèles de maladies neurodégénératives. Le traitement par le sécrétome DPSC a réduit la cytotoxicité de l'amyloïde (A) dans un modèle in vitro de la maladie d'Alzheimer (MA), augmentant ainsi la viabilité cellulaire et réduisant l'apoptose.

Il a été démontré que le sécrétome DPSC contient des niveaux élevés de VEGF, de Fractalkine, de RANTES, de protéine chimioattractante monocytaire-1 (MCP-1) et de GMCSF par rapport aux BMSC et aux AMSC.

Fait intéressant, la néprilysine, une protéase capable de dégrader A, a également été trouvée dans le sécrétome du DPSC. Le sécrétome DPSC dégrade protéolytiquement A 1–42 in vitro, entraînant une dégradation incomplète après 12 h (68).

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