Voies de signalisation de l’acide rétinoïque dans l’ontogenèse et la différenciation des spermatogonies souches – RAPSSODI

RAPSSODI est axé sur les mécanismes par lesquels l?acide rétinoïque (AR) contrôle la destinée des cellules souches de la lignée germinale mâle (spermatogonies) in vivo. L?AR, métabolite naturel de la vitamine A, agit en activant des récepteurs nucléaires (RARalpha, beta et gamma), qui se lient aux promoteurs de leurs gènes cibles, le plus souvent sous forme d?hétérodimères avec un partenaire RXR. Comme les RAR sont exprimés dans tous les tissus, l?action de l?AR dans l?organisme repose sur des activités locales de synthèse et de dégradation, catalysées respectivement par les rétinaldéhyde déshydrogénases (RALDH) et par des cytochromes hydroxylases de la famille des CYP26. L?AR exerce des effets très variés sur les tissus en développement et adultes, en régulant prolifération, différenciation et mort cellulaires et en aiguillant la destinée de cellules souches. Par ailleurs, de nombreux travaux étayent l?efficacité de l'AR dans la prévention et le traitement de cancers. Afin faire progresser la connaissance des fonctions de l?AR in vivo, nous utilisons la mutagenèse somatique conditionnelle qui a l?avantage, par rapport aux mutations germinales, de permettre la distinction entre effets cellulaires autonomes et paracrines. Comme modèle nous avons choisi l?épithélium séminifère (ES) [constitué des cellules germinales et de cellules somatiques de soutien (cellules de Sertoli), et entouré de myofibroblastes péritubulaires], car : (1) c?est le tissu le plus sensible à la carence en AR ; (2) il contient une population bien caractérisée de cellules souches; (3) des lignées de souris permettant d?invalider des gènes dans les types cellulaires composant et entourant l?ES sont disponibles. L?AR est indispensable à la différenciation des spermatogonies souches. Sur la base de nos résultats, nous avons émis l?hypothèse que l?AR produit par les RALDH des cellules de Sertoli pré-pubères agirait de façon paracrine sur les cellules pré-méiotiques. La différenciation de ces cellules en réponse à l?AR culminerait avec l?expression du gène Stra8. Celle-ci induirait leur entrée dans la première vague de méiose. Les spermatocytes méiotiques prendraient ensuite le relai de la synthèse d?AR qui, délivré aux spermatogonies, assurerait la pérennité du cycle spermatogénétique. La barrière catabolique générée par les CYP26 dans les myofibroblastes péritubulaires isolerait les spermatogonies de l?AR circulant, s?opposant ainsi à leur entrée en méiose à un moment inapproprié du cycle de l?ES. Puisque les spermatogonies n?expriment pas RXR, nous avons aussi proposé que RARgamma (le seul RAR détecté dans ces cellules), relayerait la signalisation par l?AR sans l?intervention d?unités d?activation transcriptionnelles canoniques (hétérodimères RAR/RXR). Pour tester nos hypothèses et identifier les effecteurs agissant en aval de l?AR, RAPSSODI combine des approches innovantes (mutagenèse somatique, séquençage de l?ADN à haut débit, génération de souris/lignées cellulaires exprimant des protéines étiquetées, spectrométrie de masse). Nous proposons d?abord de déterminer, grâce à la mutagenèse somatique, la contribution des enzymes synthétisant et dégradant l?AR, afin de définir les types cellulaires et la chronologie des évènements impliqués dans la mise en place cette voie de signalisation dans l?ES, ainsi que de décrypter les interactions cellulaires dépendantes de l?AR qui régissent la différenciation des spermatogonies. En parallèle, nous identifierons, par analyse comparative des populations d?ARN, les gènes dont l?expression est contrôlée par l?AR dans les cellules de Sertoli et dans les spermatogonies. Cette approche révèlera le réseau moléculaire dépendant de l?AR qui contrôle la différenciation des spermatogonies et, le cas échéant, celle d?autres cellules souches in vivo. Nous testerons également, grâce à la mutagenèse somatique, notre hypothèse selon laquelle RAR gamma agit indépendamment de RXR dans les spermatogonies. A l?aide d?une lignée de souris exprimant un RARgamma porteur d?une étiquette, nous identifierons son mécanisme d?action non canonique, dont la connaissance devrait permettre d?explorer de nouvelles stratégies thérapeutiques. Finalement, nous proposons d?identifier les effecteurs de la cascade moléculaire contrôlée par l?AR qui coordonne la réponse méiotique. Comprendre comment l?AR conduit les descendants de cellules souches vers la méiose, plutôt que vers la mitose, ouvre un champ de recherches sur des cellules souches d?intérêt thérapeutique. Les partenaires de RAPSSODI sont les seuls au monde à pouvoir appliquer cette approche combinant des d?outils moléculaires et génétiques. En effet : (1) nous avons à disposition les lignées de souris qui couvrent tous les aspects de la signalisation de l?AR ; (2) nous maitrisons et avons accès à un grand nombre de techniques de pointe et à haut débit, deux conditions sine qua non pour la réussite du projet.