Mécanismes moléculaires de la spécification des lignages cellulaires pendant l'embryogenèse précoce de la souris – Prepispec

Comprendre comment les cellules se spécifient et se différencient est une question essentielle du développement normal et pathologique. Notre modèle d'étude est l'embryon précoce de souris, au moment de la spécification des trois premiers lignages cellulaires. L'un d'eux, l'épiblaste (Epi) produit tous les tissus post-nataux et est la source des cellules souches embryonnaires pluripotentes (ES). Les équipes impliquées dans PrEpiSpec ont participé aux découvertes récentes sur les mécanismes moléculaires impliqués dans la spécification et la différenciation de ces lignages cellulaires. Nous proposons ici de découvrir de nouveaux facteurs en amont ou en aval du réseau connu de régulation génique. Nous utiliserons des approches in vivo dans l'embryon et in vitro grâce aux cellules souches dérivées de l'embryon (ES et eXtraembryonic Endoderm (XEN)) ou obtenues après reprogrammation (induced pluripotent stem (iPS)). De plus, plusieurs technologies de pointe telles que la transcriptomique sur des cellules uniques et l'induction de mutations ponctuelles par la stratégie CRISPR/Cas9 seront employées.

Pendant la période préimplantatoire, de la masse cellulaire interne (MCI) émergent deux types cellulaires mélangés en "poivre et sel": l'Epi et l'endoderme primitif (EPr). Une partie des mécanismes moléculaires contrôlant cette différenciation binaire a été récemment mise à jour. L'expression des gènes Nanog et Gata6 a révélé le caractère hétérogène de la MCI, et leur inactivation montre qu'ils sont requis pour la spécification de l'Epi et de l'EPr respectivement. La voie FGF joue aussi un rôle dans cette décision et l'ensemble de ces facteurs constitue le coeur du réseau de régulation (CRR).

Nous recherchons maintenant les facteurs en amont et en aval du CRR. Nous allons analyser les embryons double-mutants pour Nanog et Gata6 par des analyses de transcriptomique sur cellules uniques. En effet, nos résultats préliminaires montrent que ces embryons maintiennent une MCI hétérogène et constituent ainsi un outil excellent pour trouver des facteurs en amont du CRR. En parallèle, nous dériverons in vitro des cellules souches issues des MCI simple- et double-mutantes, pour obtenir des lignées cellulaires correspondant aux états in vivo de l'ICM et de l'EPr plus "naïfs" que ceux retrouvés dans les cellules ES ou XEN. Nos analyses préliminaires ont permis de trouver un facteur candidat dans la modulation du CRR. Nous analyserons l'impact de ses modifications post-traductionnelles dans la spécification de l'Epi et de l'EPr. Enfin nous identifierons et dissèquerons les rôles de différents récepteurs à tyrosine kinase (RTK) dans l'induction de l'expression précoce de GATA6 puisqu'il a été montré qu'elle dépend de RTK(s) mais pas de Fgf4.
Le projet PrEpiSpec est à l'interface de la biologie du développement (sous-axe 1) et de la recherche sur les cellules souches (sous-axe 15). Comprendre les mécanismes de spécification des lignages cellulaires de l'embryon apportera potentiellement des applications importantes dans le domaine de la recherche sur les cellules souches. De plus, PrEpiSpec pourra générer des données pertinentes pour la santé. En effet, de meilleures connaissances sur le développement de l'embryon préimplantatoire devraient améliorer les technologies de la reproduction assistée par le perfectionnement de nouvelles conditions de culture ou l'identification de nouveaux marqueurs de pronostic vital.