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Cellules souches et Arthrose
Samedi 8 Juin 2019 - Rouen - SNMS
Dr Yves-Marie PERS
MCU-PH
Immunologie clinique et Thérapeutique ostéo-articulaire
Département de Rhumatologie - CHU Montpellier
ympers2000@yahoo.fr
Conflits d’intérêts
• Aucun
2
Comment est définie une MSC ?
• Définition d’une CSM
➢ Adhésion au plastique
➢ Phénotype cytométrie :
• Négatif : CD34, CD45, CD11b/CD19 ou
CD14 ou CD79a/HLA/DR
• Positif : CD90, CD105, CD73
➢ Différenciation : adipocytes,
ostéocytes, chondrocytes
• Auto-renouvèlement
• Niche hématopoïétique
Quelles sont les fonctions des MSC ?
• Fonctions des CSM
➢ Support progéniteur
➢ Anti-fibrotique
➢ Pro-chimiotactisme
➢ Anti-apoptotique
➢ Pro-angiogénique
➢ Immunomodulation
4
Courtesy Barry F et al. The Biology and Therapeutic Applications of Mesenchymal cells. Volume 2. Chapter
Quelles sont les fonctions des MSC ?
• Immunomodulation via les CSM : « chef d’orchestre »
Activation
5
Tyndal A. Nat Review Rheum. 2013
Où trouve t’on des MSC – “stromal cells” ?
• Sources des CSM
➢ Moelle osseuse
➢ Tissu adipeux
➢ Cordon ombilical/placenta
• ASC vs BM-CSM
➢ Facile à prélever
➢ Autologue (sécurité)
➢ Meilleures propriétés anti-
inflammatoires
6
De Girolamo L. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 2016
Preuves de concept des ASC dans l’arthrose
• HGF-mediated paracrine effect of ASCs on chondrocytes
HGF induction Collagen I expression Collagen III expression
2.0 2.0
200 0.05 *
HGF concentration (pg/mL)
Col III expression
Col I expression
1.5 1.5
)
(fold change)
(fold change)
Δ CT
150 0.04
HGF expression (2 -
1.0 1.0
0.03
* *
100 ***
0.5 0.02*** 0.5
50
0.0 0.01 0.0
ND Chondrocytes + + + + + Chondrocytes + + + + +
0 0.00
ASC - + + + - ASC - + + + -
Ch ASC Co- Ch Ch ASC ASC
αHGF-Ab - - + - - α HGF-Ab - - + - -
alone alone culture -co -co
Isotype control - - - + - Isotype control - - - + -
rhHGF (50ng/mL)- - - - + rhHGF (50ng/mL)- - - - +
ASC maintain chondrocyte phenotype and prevent chondrocyte hypertrophy
HGF is a key factor for this paracrine effect
7
Maumus M et al. Stem cell Res. 2013
Preuves de concept des ASC dans l’arthrose
• Effect of ASC on synoviocytes and OA chondrocytes
▪ Synoviocytes or chondrocytes were co-
cultured in monolayer with ASC for 7 days
▪ Synoviocytes: ASCs significantly down-
modulate the expression of IL1β, IL6 and
IL8
▪ Chondrocytes: ASC significantly
decreased IL1β, IL6, MMP13, MCP-1 and
MIP-1α
8
Manferdini et al. Arthritis and Rheumatol. 2013
Preuves de concept des ASC dans l’arthrose
• Single injection of ASCs into the knee-joint at an early or late
time point after induction of OA (Collagenase model)
d-7 d-5 d0 d14 d42
Collagenase Mice sacrificed
ASC
injection for Histology
injection
• ASCs were isolated from fat surrounding the inguinal
lymph nodes (Toulouse: Louis Casteilla)
• ASCs were characterized on MSC-markers
▪ ASCs stained positive for CD105, CD44 and Sca-1
▪ and negative for CD11b, CD34 and cKit
▪ ASCs (2. 104) were unilaterally injected into the OA knee-joint in 6
µL
9
Ter Huurne and Van Lent P et al. Arthritis and Rheumatol. 2012
Preuves de concept des ASC dans l’arthrose
• Collagenase OA model at day -7, ASC treatment at day 0
Day 42
Synovial activation (arbitrary score) Synovial activation
2.5
*
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
*
SC
SC
l
l
tr
tr
C
A
C
d14 d42A
n= 10 per group
* p< 0.05
10
Ter Huurne and Van Lent P et al. Arthritis and Rheumatol. 2012Preuves de concept des ASC dans l’arthrose
24 hrs after injection:
105 ASC
ligaments
ASC ASC
JS
ASC JS ASC 3T3
Draining lymph nodes
11
Ter Huurne and Van Lent P et al. Arthritis and Rheumatol. 2012Preuves de concept des ASC dans l’arthrose
Cellules souches mésenchymateuses
Facteurs sécrétés
PGE2, IDO, THBS1,
TIMP-1, TIMP-2, HGF…
Anti-fibrotique
Anti-apoptotique Prolifération des
chondrocytes
Articulation
arthrosique
Chondroprotection
Anti-inflammatoire Fibrose
Apoptose
Dégradation du
cartilage
Formation
Inflammation d’ostéophytes
Pers YM et al. OAC 2015 12
Maumus M, Pers YM et al. Med Sciences 2019Thérapie cellulaire par MSC chez l’homme
• Registered Clinical trials of MSC based therapy on
ClinicalTrials.gov
SLE Others Myocardial infraction
RA 23%
MS
CD
OA
GVHD
8%
16%
Spinal Cord injury
9%
Diabetes
Liver cirrhosis 10%
10%
Phase III Phase IV 4%
15% Phase I
31%
▪ Major stem cell used for cell therapy
▪ Easily isolated and successfully expanded
▪ Large therapeutic applications
▪ Development of large scale GMP production
Phase II 13
From Xin Wei et al. 2013 50%Thérapie cellulaire par MSC chez l’homme
Trophic effect Angiogenesis
- Skin healing - Ischemic cardiopathy
- Scleroderma - Limb ischemia
- Stroke
Immune disorders
Tissue Repair GVHD - Lupus
- Bone - Arthritis
- Cartilage - Sjögren syndrome
- Osteoarthritis - Systemic Sclerosis
- Multiple sclerosis
- IBD
14
- DiabetesThérapie cellulaire par MSC chez l’homme
• Design de l’étude :
➢ ADIPose derived stromal cells for OsteoArthritis treatment (ADIPOA).
➢ Bi-centrique (Mtp, Wurzburg), avec ASC autologues pour arthrose
sévère ASC injection
Adipose
tissue
MRI collection Arthroscopy + MRI
– 35d - 14d Baseline W1 M1 M3 M6
Clinical assessmentThérapie cellulaire par MSC chez l’homme
Thérapie cellulaire par MSC chez l’homme
• Flow-chart : 48 patients assessed for eligibility
18 consecutively enrolled to receive autologous ASCs
6 received 2 x 106 cells 6 received 10 x 106 cells 6 received 50 x 106 cells
(Low-Dose) (Mild-Dose) (High-Dose)
No patients lost to follow-up No patients lost to follow-up No patients lost to follow-up
6 patients analysed 6 patients analysed 6 patients analysedThérapie cellulaire par MSC chez l’homme • N = 18 • 60 % femmes • Age : 64.6 ans • Ancienneté arthrose : 10.8 (± 6) ans • Score radiographique KL : 83.3% stade IV and 16.7% stade III • WOMAC total : 48.9 mm (± 18.07) • Score EVA douleur : 61.47 mm (± 12.52)
Thérapie cellulaire par MSC chez l’homme
➢ Tolérance excellente : 4 réactions locales de gonflement dans le 1er mois
➢ Analyse histologique à 3 mois: aucune prolifération cellulaire
80 VAS pain score
Low Dose
60 Mild Dose
High Dose
40
*
20
➢ IRM avec séquences
0
Baseline 1 Week 3 Months 6 Months
dGEMRIC (GAG)
➢ 3 patients améliorés
➢ Possible effet
KOOS Questionnaire
80 structural ?
*
60
40
Low Dose
Mild Dose
20
High Dose
0
Baseline 1 Week 3 Months 6 MonthsThérapie cellulaire par MSC chez l’homme • Étude de phase 1 encourageante sur des formes sévères • Procédure bien tolérée • Pas de bénéfice des doses élevées • Logistique validée avec expertise européenne
Thérapie cellulaire par MSC chez l’homme
• Devenir à long terme ?
• Suivi des 11 patients de
Montpellier
• Dépend du stade initial :
incidence PTG augmente avec
l’importance du pincement
(=score Rx)
Prothèse Totale (PTG) 1 AN 2 ANS 4 ANS
ADIPOA 1 18% (n=2) 36% (n=4) 55% (n=6)
Nielsen FK et al. 2017 25% 45% 68%
Nielsen FK et al. BMC Musculoskeletal Disorders. 2017Thérapie cellulaire par MSC chez l’homme
• Etudier l’effet de l’injection locale des ASC sur les cellules
immunes circulantes des sujets ADIPOA 1 / cytométrie
(CANTO II)
➢ Suivi des 18 patients à J0, J7, 1 mois et 3 mois
➢ Etude de l’effet dose
1. Altération des monocytes ? B 3. Altération des LB ?
2. Altération des DC ?
T 4.Treg induction ?Thérapie cellulaire par MSC chez l’homme
• LYMPHOCYTES T REGULATEURS
Group 1 = 2x106 ASC
Group 2 = 10x106 ASC
Group 3 = 50x106 ASC
Augmentation significative des Treg dès 1 mois après injection i.a
Pas de relation dose-effetThérapie cellulaire par MSC chez l’homme
• Switch des cellules immunitaires vers un
IMMUNE Reduce INFLAMMATION phénotype régulateur
REGULATION
➢ Augmentation du % de cellules Treg
✓ Données similaires dans GVHD, CROHN
Treg T fistulisé, et LUPUS
B M1 ➢ Réduction du % de monocytes classiques pro-
M2 inflammatoires
PNN ➢ Pas de différences sur les autres sous-
populations (LB, DC)
NO, VEGF, PGE2, TSG6, • Pas de corrélation phénotype
CCL2, IL-10, PDL-1, immunologique et réponse clinique
HO1, TGFβ1, HGF, HLA-
G5
Zha K et al. Biol Blood Marrow Transplant 2015
Ciccocioppo R et al. Gut 2011
Sun L et al. Arthritis Rheum 2010Niveau de preuve des essais cliniques
• 11 études phase II or III
• 582 patients avec gonarthrose
25
Yubo M. Plos One 2017Niveau de preuve des essais cliniques
26
Yubo M. Plos One 2017Niveau de preuve des essais cliniques
• Subjective evaluations
• Multiple dosages
• Pas d’études multicentriques
• Pas de double aveugle systématique
• Hétérogénéité des patients
27Tolérance des injections IA de MSC
• Systematic literature review provides an overview of reported AEs
human cases of intra-articular treatment with culture-expanded stem
cells
• Knee (503 procedures), hip (219), foot/ankle (55), shoulder (48),
hand/wrist (15) and elbow (4).
• No compelling arguments against proceeding with intra-articular
stem cell
28
Peeters CMM. OAC 2013Perspectives: Arthrose et CSM
• Importance des essais contrôlés et randomisés (= ADIPOA 2)
• Confirmation de la tolérance immunitaire à plus large échelle ?
À plus long terme ?
Treatment group Dose Frequency Number of patients
Group 1 2.106 ADSC Single injection 51
Group 2 10.106 ADSC Single injection 51
Group 3 Vehicle Single injection 51
!Perspectives: Arthrose et CSM • Importance des essais contrôlés et randomisés (= ADIPOA 2) • Confirmation de la tolérance immunitaire à plus large échelle ? À plus long terme ? • Une ou plusieurs injections ?
Perspectives: Arthrose et CSM
• Une ou plusieurs injections ?
• Essai RCT double-aveugle versus AH
• 3 bras avec un suivi sur 1 an
• AH une seule injection
• UC-MSC une seule injection de 20.106
• UC-MSC deux injections de 20.106 espacées de 6 mois
Matas J. SCTM 2019Perspectives: Arthrose et CSM • Importance des essais contrôlés et randomisés (= ADIPOA 2) • Confirmation de la tolérance immunitaire à plus large échelle ? À plus long terme ? • Une ou plusieurs injections ? • Autologue /Allogénique
Perspectives: Rachis
ECRIN
IRMB
Clinical centre
Rome, UCBM
33Perspectives: Rachis
• Essai multicentrique RC en double-aveugle
• Lombalgie chronique avec discopathie
• CSM allogéniques (moelle osseuse) vs Sham
• 2 bras avec 112 patients inclus
• Suivi de 2 ans
34Conclusions
• Données pré-cliniques positives
• Nombreuses études de phases I/II publiées
• Excellente tolérance
• Essai randomisé ADIPOA2 avec résultats en 2020
• Problématique des coûts
• Intérêt de doses répétées
• Optimisation des CSM: pre-activation (miRNA, IFNg), biomarkers
35Montpellier Galway Rosanna Ferreira Pascale Plence Frank Barry Marie Maumus Farida Djouad Würzburg – Berlin Karine Toupet Claire Bony Ulrich Noeth Danièle Noël P Luz-Crawford Isabelle Richard Florence Apparailly Christian Jorgensen
Perspectives: Vésicules extra-cellulaires ?
37
Zhu et al. Stem Cell Research 2017Vous pouvez aussi lire
