Acide rétinoique et devenir des cellules germinales – ARGONADS

Les cellules germinales (CG) sont essentielles chez les espèces sexuées car elles assurent le maintien de l’espèce et la transmission du patrimoine génétique à la génération suivante. Afin de garantir ce rôle, les CG doivent être en mesure de se diviser pour maintenir une population de cellules souches tout en produisant des CG capable de se différencier jusqu’au stade de gamètes. Pour cela elles doivent aussi être capables de réaliser la méiose, étape indispensable à la division de moitié du patrimoine génétique. Nos connaissances sur l’initiation de la méiose ont beaucoup progressé ces dernières années avec l’accumulation d’indices tendant à assigner un rôle clé à l’acide rétinoïque (AR) dans ce processus, même si les mécanismes moléculaires sous-jacents restent peu connus. Cependant, le concept que l’AR est le facteur induisant la méiose vient d’être remis en question récemment. Enfin, la plupart des connaissances accumulées jusqu’alors dérive du modèle murin qui présente des divergences notables lors des processus de différenciation des CG en comparaison à d’autres modèles mammifères, homme compris. C’est dans ce contexte que le projet ARGONADS propose d’élucider les mécanismes impliqués dans le devenir des CG, et leurs conservations chez différents mammifères.

Concernant les CG mâles chez la souris, nous avons démontré que les récepteurs de l’AR sont exprimés dans les spermatogonies au cours de leur phase d’amplification mitotique (les spermatogonies A alignées, indifférenciées), stade précédent leur sortie de l’état « souche ». Conséquemment, une carence en vitamine A (précurseur de l’AR), ou une ablation des gènes impliqués dans la synthèse de l’AR, se traduisent par une accumulation de ces CG indifférenciées dans les testicules après la naissance. Nous avons identifié les quelques gènes contrôlés par l’AR concomitamment à la différenciation des CG. Concernant les CG femelles chez la souris, nous avons montré l’implication de la voie Wnt/béta-caténine (CTNNB1) au cours de la période d’amplification et d’initiation de méiose dans l’ovaire fœtal. Selon le modèle de conservation parcimonieuse, il serait logique que les mécanismes impliqués dans le destin des CG soient identiques dans les deux sexes. De ce fait, le projet ARGONADS propose de tester si (i) l’AR joue, comme dans la gonade mâle, un rôle dans la différenciation des GC dans la gonade femelle ; et (ii) réciproquement, la voie CTNNB1 joue un rôle dans la prolifération des GC et l’initiation de la méiose dans la gonade mâle, comme dans la gonade femelle. Dans la mesure où le paradigme que l’AR est un acteur majeur de la méiose a été remis en cause en 2011, nous proposons aussi de mettre à profit la collection unique de modèles génétiques dont nous disposons et la complémentarité de nos expertises respectives pour réévaluer le rôle orchestré par l’AR, et sa conservation entre espèces, dans l’engagement de la méiose par les GC.

Le but d’ARGONADS est donc de déterminer/réévaluer, dans un contexte physiologique in vivo, le rôle joué par l’AR et CTNNB1 dans les différentes étapes de la différenciation des CG, conduisant de leur sortie de l’état « souche » à leur division méiotique. Ces processus seront étudiés non seulement chez la souris mais également chez le lapin, une espèce à méiose « retardée » comme l’espèce humaine et la grande majorité des mammifères. Pour atteindre ce but, ARGONADS combine différentes approches innovantes telles que la mutagénèse conditionnelle, la cartographie du devenir cellulaire, le séquençage à haut débit (transcriptome) et la purification de protéines par affinité suivi de leur identification par spectrométrie de masse. Comprendre les signaux qui déterminent le devenir des CG est une étape indispensable avant d’envisager de futures applications cliniques utilisant l’insoupçonnable potentiel de ce type cellulaire en médecine régénérative.