LA STIMULATION ÉLECTRIQUE À 448 KHZ FAVORISE LA PROLIFÉRATION DE CELLULES SOUCHES MÉSENCHYMATEUSES HUMAINES

Complétées par un support adipogène, chondrogène ou ostéogène (Dif.), les cellules isolées du tissu adipeux se sont différenciées en lignées cellulaires correspondantes, tandis que les cellules n’ayant pas bénéficié de complément (ND) sont restées indifférenciées. Échelle = 100 μm.

INTRODUCTION

Les précurseurs jouent un rôle essentiel dans la régénération des tissus. Suite à la prolifération, les nouvelles cellules retrouvent la fonction d’origine des tissus. Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) forment un groupe de cellules clés, qui participent à la phase proliférative de la régénération des lésions et sont présentes dans la quasi-totalité des tissus adultes.

Traditionnellement, les physiothérapies reposant sur la stimulation électrique ou électromagnétique produisent des résultats satisfaisants dans le domaine de la régénération de lésions tissulaires traumatiques ou dégénératives, ainsi qu’en médecine esthétique (1-7). Parmi ces thérapies, le transfert d’énergie capacitive et résistive (CRET) est une stratégie électrothermique non invasive, reposant sur l’application de courants électriques sur une plage de radiofréquence comprise entre 400 kHz et 450 kHz. De récentes études in vitro indiquent qu’administrer à des densités thermiques, le CRET est cytotoxique pour les cellules cancéreuses humaines, cet effet thermique étant amplifié par l’injection de microparticules métalliques dans les tissus cancéreux ciblés (8). Au niveau cellulaire, le CRET ne produit pas seulement des effets thermiques ; à des doses sous-thermiques (non chauffantes), il peut induire des réponses antiprolifératives et cytotoxiques dans des lignées cellulaires cancéreuses humaines mises en culture, mais pas au sein des cultures primaires de cellules mononuclées du sang périphérique humain (9-13). Ces résultats expérimentaux peuvent être interprétés comme étayant la preuve que les effets des thérapies médicales par CRET ne sont pas exclusivement dus à la hausse de température, mais aussi aux réponses cellulaires directes au stimulus électrique lui-même. Concernant la régénération des tissus, la thérapie CRET est actuellement utilisée en rééducation physique et en médecine du sport, pour traiter les lésions musculaires, osseuses, ligamentaires et tendineuses (14-16). La récupération plus rapide après une blessure permise par le CRET se manifeste par une réduction générale de l’extension de la zone lésée, ainsi que des processus anti-inflammatoires, une analgésie et une récupération de la fonction musculaire (17-20).

La présente étude a pour objectif de déterminer si la promotion de la prolifération cellulaire constitue l’un des phénomènes participant à la régénération tissulaire induite par le CRET, à une densité de courant sous-thermique, dans les cellules souches issues du tissu adipeux (ADSC), un type de CSM.

MATÉRIEL ET MÉTHODES

Culture cellulaire

Les cellules souches issues du tissu adipeux ont été isolées des échantillons de graisse sous-cutanée de quatre donneurs en bonne santé (deux hommes de 65 et 69 ans, ainsi que deux femmes de 29 et 35 ans). Des ADSC des passages trois à huit ont été utilisées dans ces expériences.

Exposition au CRET

L’exposition des cellules aux courants CRET se composait d’impulsions de 448 kHz pendant 5 minutes à une densité sous-thermique de 50 μA/mm2, séparées par des intervalles de 4 heures, sur une durée totale de 48 heures. Dans de précédentes études menées par notre groupe, ces paramètres d’exposition ont influé sur la prolifération cellulaire (9-13). Les cultures ont été placées dans des incubateurs et surveillées en continu. Pendant l’exposition factice, les paires d’électrodes introduites dans les cultures de contrôle ont également été connectées au générateur, mais sans être mises sous tension.

Test de différenciation pour la caractérisation mésenchymateuse

Pour déterminer la multi potentialité différenciative des ADSC obtenues, les cellules ont été incubées dans un milieu adipogène, chondrogène ou ostéogène. Au jour 15 d’incubation dans le support de différenciation correspondant, les ADSC ont été fixées afin d’évaluer la différenciation adipogène, chondrogène ou ostéogène. La même procédure d’évaluation de la différenciation a été appliquée pour déterminer si la multi potentialité des ADSC pouvait être affectée par l’exposition au CRET.

Évaluation de la prolifération cellulaire

L’effet du CRET sur la prolifération cellulaire a été déterminé par un test colorimétrique XTT et par quantification de la synthèse de l’ADN en détectant la 5-bromodéoxyuridine (BrdU) incorporée au moyen de l’immunofluorescence.

Analyse du cycle cellulaire

Les effets potentiels du traitement sur le cycle cellulaire ont été évalués par cytométrie de flux, grâce à des cultures au niveau des passages P3 et P4. Pour savoir quelles cellules passent par les phases S et G2 du cycle cellulaire, on a utilisé l’antigène nucléaire des cellules prolifératives (PCNA), un marqueur protéique associé à l’ADN-polymérase (21).

RÉSULTATS

Différenciation adipogène, chondrogène et ostéogène des ADSC

Les ADSC ont présenté des modèles de différenciation clairs dans les trois lignées cellulaires étudiées : adipocytes, chondrocytes ou ostéocytes

Prolifération par CRET

L’effet du CRET a été dépendant du passage de la culture. La numération des ADSC traitées sur les passages P3 à P5 a augmenté significativement, pour atteindre une hausse maximale de 25 % par rapport aux contrôles exposés de manière factice sur le passage P5. Le test colorimétrique XTT a confirmé que la hausse du nombre de cellules avait atteint 20 % par rapport aux contrôles dans les cultures traitées sur les passages P3 à P5.

Analyse du cycle cellulaire

Concernant les effets du CRET sur le cycle cellulaire, sur les passages P3 à P5, on a observé une diminution modeste (3 %), mais statistiquement significative de la proportion de cellules en phase G0/G1, accompagnée de hausses statistiquement significatives (21 % et 10 % par rapport aux contrôles) de cellules respectivement en phases S et G2/M. Ces données ont été étayées par la numération des cellules positives selon la technique PCNA, le CRET ayant mis en évidence une hausse statistiquement significative (35 %) par rapport aux contrôles.

Multi potentialité des ADSC après traitement par CRET

Après deux semaines d’incubation post-exposition, en présence du support de différenciation correspondant, les modèles de différenciation des échantillons exposés au CRET n’ont pas présenté de différence significative par rapport aux contrôles.

CONCLUSIONS

Les présents résultats démontrent que l’exposition intermittente à un stimulus électrique de 448 kHz appliqué dans le cadre de thérapies par transfert d’énergie capacitive et résistive (CRET) augmente le pourcentage de cellules en phases S, G2 et mitose, et favorise la prolifération des cellules souches mésenchymateuses humaines. Les résultats obtenus indiquent que le traitement électrique CRET peut favoriser la régénération des tissus enactivant la prolifération de cellules souches issues de tissus adipeux (ADSC) au repos présentes dans la zone lésée, sans compromettre la multi potentialité des cellules souches en vue de la différenciation adipogène, chondrogène ou ostéogène. Ces données, ainsi que la preuve expérimentale précédemment publiée, soutient fortement l’hypothèse selon laquelle des mécanismes moléculaires et cellulaires autres que les effets thermiques peuvent être essentiels pour l’efficacité thérapeutique des traitements par CRET, y compris pour la réparation des tissus.

En résumé, les résultats regroupés ici indiquent que le traitement électrique CRET pourrait favoriser ou accélérer la réparation des lésions en stimulant la prolifération de cellules souches s’étendant déjà. On peut donc envisager le CRET comme un adjuvant efficace pour la récupération de diverses lésions tissulaires et vasculaires ou en tant que traitement optionnel de patients sensibles aux effets indésirables de certaines chimiothérapies. Le CRET peut également s’avérer utile dans le cadre de traitements anti-inflammatoires.