Régulation des cellules souches d'un annélide marin – TELOBLAST

Platynereis est un ver segmenté élevé en laboratoire et adapté aux techniques d’engineering génétique. Ces dernières années, une série de publications ont montré que Platynereis dérive d’une lignée à évolution lente et a gardé des caractères proches de l’état ancestral au niveau génomique, anatomique, développemental ou physiologique. Platynereis est donc un modèle attractif pour comprendre l’origine et la diversification de ces traits. Les deux équipes sont intéressées par la biologie des cellules souches. Platynereis présente des populations de cellules souches putatives postérieures, exprimant des gènes qui constituent un « programme de multipotence germinal » evolutivement conservé, ou GMP. Ces cellules GMP sont responsables de l’élongation postérieure du juvénile en produisant les tissus des nouveaux segments. Ils peuvent être régénérés après amputation caudale et leur activité semble régulée par une neurohormone cérébrale nouvellement identifiée.
Nous proposons de traiter plusieurs questions fondamentales de la biologie de ces cellules GMP, ayant trait aux débats généraux sur l’identité, le potentiel et le contrôle des cellules souches, ainsi que l’analyse de leur rôle dans la formation des segments. Les deux laboratoires vont joindre leurs forces pour construire des lignées transgéniques d'annélide qui vont permettre l’analyse du lignage cellulaire et de l’activité mitotique en temps réel.

1/ Nous allons construire une lignée transgénique stable qui va permettre de marquer des lignages cellulaires, en adaptant un système de recombinaison Cre-Lox inductible. La recombinase Cre inductible au tamoxifen va permettre une commutation permanente entre trois marqueurs fluorescents codés au même locus. Ce système permet le marquage stochastique et permanent de lignages cellulaires, qui peuvent être suivis avec fiabilité sur de longues périodes de temps. Plusieurs questions pourront ainsi être traitées de façon spécifique:
- les cellules GMP présentent-elles les capacités d'auto-renouvellement qui permettraient de le classifier comme des cellules souches sensu stricto.
- comment les cellules GMP contribuent-elles à la formation des nouveaux segments?

2/ Nous allons construire une lignée transgénique stable reportrice du cycle cellulaire de type FUCCI. Nous allons concevoir un système à deux couleurs en testant la capacité de domaines de dégradation de facteurs de Platynereis à reproduire une expression cyclique de protéines fluorescentes recombinantes. Nous suivrons ainsi la dynamique des cellules GMP:
- quelle est la fréquence de divisions des cellules GMP? Quelle est la proportion des divisions symétriques et asymétriques?
- les cellules GMP suivent-elles un «  oscillateur de segmentation  »? Leur activité est-elle régulée par les voies de signalisation cellulaire telles que Wnt?
- est-ce que les cellules GMP sont régulées par l'hormone cérébrale? Si c'est le cas, nous criblerons les gènes régulés par cette hormone par une approche transcriptomique sur une culture primaire de cellules GMP.

L’analyse des mécanismes de croissance postérieure et de régénération chez l’annélide permettra une comparaison plus approfondie avec les autres systèmes modèles. L’objectif final est de comprendre comment les capacités de croissance et de régénération fondée sur des cellules souches ont évolué, ainsi que la similitude du rôle des mécanismes oscillatoires dans la segmentation chez des phylums distants.