– HSC-FATE

Les cellules souches hématopoïétiques (CSH) sont capables de s'auto-renouveler et de produire tous les types cellulaires du sang. Alors que l'auto-renouvellement a été beaucoup étudié, nous savons peu de chose sur les mécanismes qui assurent la production des différents lignages. Récemment, l'importance majeure du microenvironnement médullaire pour la biologie de la CSH est devenue évidente. Jusqu'ici, il était proposé que l'interaction de la CSH avec la niche était indispensable à l'auto-renouvellement alors que sa différenciation était associée simplement à la sortie de la CSH hors de la niche. Nous proposons ici d'explorer si des environnements spécifiques peuvent supporter la différenciation des CSH dans différents lignages et si des évènements différentiels d'adhésion cellulaire et de sortie de la niche permettent la division asymétrique des CSH à l'origine de l'engagement. Pour limiter nos investigations à des processus bien définis, nous nous focaliserons sur la régulation, récemment démontrée au laboratoire, de l'engagement de la CSH induit dans le lignage myéloïde par la cytokine M-CSF et le facteur de transcription MafB. En effet, le facteur de transcription monocytaire MafB est exprimé dans les CSH et il restreint spécifiquement les divisions des CSH en réponse au M-CSF. Les CSH MafB-/- présentent un taux de division cellulaire accéléré en réponse au M-CSF mais pas en réponse à d'autres cytokines myéloïdes ou à des conditions de différenciation T ou érythroïdes. Conformément à l'augmentation du potentiel myéloïde des CSH MafB-/- observé, l'expression du facteur de transcription PU-1 est fortement augmentée. De plus, des expériences de reconstitution compétitive chez la souris ont montré que les CSH MafB-/- contribuent normalement au développement des lignages T ou érythroïde mais présentent une forte capacité à remplacer les cellules compétitrices dans le compartiment myéloïde. Cette capacité est progressive, maintenue à long terme, augmentée au cours de transplantations en série et peut être initiée par l'équivalent statistique d'une seule cellule souche. L'ensemble de ces données indique que MafB restreint sélectivement le potentiel intrinsèque des CSH à générer une descendance myéloïde en réponse au M-CSF et ceci sans compromettre leur capacités d'auto-renouvellement. Plusieurs observations indiquent que les interactions avec le micro-environement peuvent être importantes dans ce phénotype. Les cellules MafB-/- présentent une organisation du cytosquelette d'actine altérée en réponse au M-CSF et une augmentation de l'expression de la molécule d'adhésion E-Cadherine ainsi que d'autres composants du complexe protéique qui la lie à l'actine. Dans d'autres modèles expérimentaux, les phénotypes des mutants de MafB impliquent souvent une perturbation de l'équilibre N-Cadherine/E-Cadhérine. De plus, la N-Cadherine est une molécule clef pour l'ancrage de la CSH à sa niche et les composants du complexe liant l'E-Cadhérine à l'actine sont importants pour la division asymétrique. Nos analyses des interactions cellulaires CSH/niche seront focalisées sur le rôle des molécules d'adhésions Cadhérine et sur leur connexion à l'actine. Nous analyserons les paramètres moléculaires intrinsèques à la CSH ainsi que ceux dépendants du microenvironnement. Nous nous intéresserons en priorité à plusieurs questions cruciales pour la biologie des cellules souches en général: 1. L'hypersensibilité au M-CSF et l'engagement préférentiel dans le lignage myéloïde des CSH MafB-/- sont-ils dépendant d'une interaction préférentielle avec des cellules stromales exprimant le M-CSF? 2. L'engagement vers le lignage myéloïde des CSH implique-t-il des interactions cellulaires impliquant alternativement la N- ou la E-Cadherine? 3. Les changements d'organisation du cytosquelette d'actine et/ou de la composition du complexe liant l'E-Cadherine à l'actine sont-ils requis pour l'association différentielles aux cellules stromales et à l'engagement myéloïde? 4. Comment le contrôle de la prolifération et de l'adhésion cellulaire sont-ils intégrés? Les gènes qui contrôlent la polarité cellulaire sont impliqués dans l'engagement myéloïde en permettant la division asymétrique des CSH? Nous utiliserons 3 systèmes expérimentaux pour manipuler génétiquement à la fois les CSH et leur microenvironnement, et analyser en culture et in vivo, les associations différentielles des CSH avec la niche ainsi que leur engagement. 1. Un système de co-culture utilisant différent type de cellules stromales afin d'analyser l'association et la différentiation différentielles des CSH. 2. Des coupes immunofluorescentes de moelle osseuse afin d'identifier l'association des CSH avec telles ou telles cellules stromales au cours du repeuplement ou de la différenciation. 3. L'analyse du potentiel de repeuplement et de différentiation des CSH dans des essais de reconstitution utilisant de CSH ou des cellules du microenvironnement génétiquement modifiées.