– Epinest

Le système nerveux (NS), le tissu le plus complexe de notre organisme, nous permet de répondre à l?environnement. Son architecture sophistiquée et stéréotypée s?appuie sur la différenciation de neurones et de glie à partir de cellules souches neurales (NSC), un réservoir de précurseurs multipotents qui peut être reprogrammé et persiste jusqu?à la vie adulte. Les NSCs ont également un potentiel thérapeutique pour le soin des maladies neurodégénératives. Enfin, le disfonctionnement des cellules souches a été invoqué comme une des causes de la progression tumorale. La possibilité d?utiliser de nouvelles cibles thérapeutiques pour la réparation du système nerveux et pour le cancer reposent donc sur notre compréhension des mécanismes induisant la différenciation des cellules souches (SC). Des données récentes montrent que la régulation transcriptionnelle, responsable de l?établissement et du maintien des identités cellulaires, est accompagnée de modifications chromatiniennes. Il est de plus en plus accepté que l?état multipotent des SC est associé à une plasticité génomique et à l?accessibilité du génome à la machinerie transcriptionnelle. Lorsque les SC prolifèrent et se différencient, elle commencent à exprimer un groupe spécifique de gènes. L?activation coordonnée d?un programme transcriptionnel implique que les régions du génome n?étant pas impliqués dans l?établissement du destin cellulaire émergeant sont éteintes et restent inaccessibles à la transcription. Plusieurs modifications des histones, acetylation, phosphorylation methylation, ubiquitination et sumoylation régulent l?expression génique et la structure chromatinienne. L?état d?acetylation des histones constitue une signature de l?état transcriptionnel, sa modulation accompagne la différenciation des neurones et de la glie dans des systèmes en culture. La simplicité du NS et du génome, avec la conservation des processus développementaux et l?outil génétique, font de la drosophile un organisme de choix pour l?étude in vivo de la différenciation et de la plasticité des NSC. Le NS de la drosophile se forme à partir de lignages invariants qui peuvent être identifiés. Les précurseurs neuraux (NP) se divisent de manière asymétrique pour générer un autre NP ainsi que les deux types cellulaires majeurs du NS, glie et neurones. Les NP de la drosophile sont ainsi considérés comme l?équivalent des cellules souches des vertébrés. Nous avons identifié et caractérisé le déterminant glial, Glide/Gcm (ou Gcm), qui induit la gliogénèse aux dépens de la différenciation neuronale. Dans l?embryon, l?absence de Gcm mène à la perte de la plupart de la glie et son expression ectopique à la production de cellules gliales surnuméraires. Gcm agit donc en tant qu?interrupteur moléculaire entre destin glial et neuronal. Les phénotypes perte et gain de fonction pour Gcm montrent un dégrée très important de plasticité cellulaire et la capacité d?un seul facteur de transcription à induire un programme développemental spécifique. Ces données nous permettent d?adresser in vivo des questions fondamentales en biologie développementale et en neurobiologie: par quels mécanismes moléculaires et épigénétiques un facteur de transcription induit la différenciation et la reprogrammation des NP vers un destin spécifique? Nous avons émis les hypothèses suivantes: 1) Les NPs et les cellules différenciées sont caractérisées par des états d?acétylation des histones spécifiques. 2) Le programme transcriptionnel induit par Gcm implique des changements épigénétiques (acetylation du résidu 9 de l?histone 3 : H3K9ac ). 3) Gcm induit la glie surnuméraire par reprogrammation des NP. Pour répondre à ces hypothèses, nous avons identifié quatre objectifs faisant l?objet de cette demande de financement. 1) Produire un marqueur spécifique de Gcm par une nouvelle approche transgénique (BAC Gcm étiqueté). Ceci permettra de suivre la cellule dans laquelle Gcm induit le choix entre glie et neurones. Une première lignée a été obtenue. 2) Etablir l?état d?acétylation de l?H3K9 durant la différenciation des NP et lors du choix entre glie et neurones. Nous pourrons ainsi établir une signature épigénétique spécifique à différents types cellulaires. Des expériences préliminaires suggèrent un profil dynamique. 3) Suivre le profil d?acétylation et le devenir de NP après expression ectopique de Gcm. Ceci permettra de définir l?identité de ces cellules. Nos données récentes indiquent que Gcm reprogramme les NP et interagit avec une enzyme induisant l?acétylation des histones. 4) Identifier les cibles directes de Gcm nécessaires dans le choix entre neurones et glie. Ceci ouvrira des nouvelles perspectives et permettra d?identifier la cascade impliquée dans gliogénèse et dans la reprogrammation. Ces résultats contribueront à comprendre les mécanismes contrôlant la différenciation et la plasticité cellulaires, deux processus clé dans le développement et dans plusieurs pathologies.