HEARTBOX – HEARTBOX

Les objectifs du projet Heartbox seront atteints grâce à la combinaison unique d'outils génétiques et de l'expertise complémentaire des équipes partenaires en matière de transcriptomique et d'imagerie, notamment la génétique de la souris, la transcriptomique à l'échelle du génome, la culture d'embryons, l'imagerie et l'analyse quantitative des propriétés des cellules épithéliales. Le premier objectif se concentre sur les événements de régulation par lesquels une population de cellules SHF passe d'un programme de transcription à un autre (Tbx1?Tbx5) lors de la séparation des cellules progénitrices des pôles artériels et veineux. Grâce à une série d'expériences de génétiques et moléculaires utilisant la souris, nous définirons la dynamique de l'activation de Tbx5 et le contrôle spatio-temporel de la signalisation de l'acide rétinoïque dans le SHF postérieur pour comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent la formation du SHF. Le deuxième objectif étudie les liens entre la formation du SHF et les caractéristiques épithéliales des cellules progénitrices en étudiant la régulation de l'orientation des cellules, la tension épithéliale et la distribution des gènes de régulation lorsque le territoire des progéniteurs est divisé en sous-populations. En outre, nous définirons les propriétés cellulaires et moléculaires de la frontière entre ces populations de cellules progénitrices au niveau de la paroi dorsale de la cavité péricardique.

Objectif 1 : le moment de l'activation de Tbx5 dans la région postérieure du SHF (pSHF) a été étudié à l'aide d'un allèle Cre inductible de la Tbx5. Tbx5 est activé de novo dans le pSHF entre les jours embryonnaires (E)8 et E8,5. Un marquage antérieur montre qu'un petit nombre de cellules exprimant Tbx5 au stade du croissant cardiaque contribue à la ligne médiane du SHF antérieur (aSHF) à travers le mésentère mésocardique dorsal, contribuant finalement au tronc pulmonaire. La signalisation de l’acide rétinoïque est nécessaire à l'activation de Tbx5 avant E8,5. Objectif 2 : Nous avons étudié les différences moléculaires entre les sous-populations du SHF antérieur et postérieur et montré que le gène cible de l’acide rétinoïque, Hoxb1, joue un rôle majeur dans le retard de la différenciation cardiaque dans le SHF postérieur, à la fois in vivo et dans la différenciation des cellules souches embryonnaires. De plus, Hoxb1 régule les propriétés épithéliales des cellules du SHF. Les différences entre les caractéristiques épithéliales des cellules du SHF dans les régions antérieures et postérieures inclues la taille, l'adhésion et l'orientation des cellules ainsi que la tension épithéliale. De manière inattendue, nous avons découvert que le programme SHF est partagé dans le mésoderme pharyngé avec celui des cellules contribuant aux cartilages du pharynx et du larynx ainsi qu'aux lignées myocardiques, révélant la complexité des décisions relatives au destin des cellules au sein de la lignée génétique Mef2c-Cre.

Nous caractérisons actuellement le profil d'expression embryonnaire des gènes impliqués dans l'établissement des limites dans le SHF grâce à au séquençage de l’ARN au niveau de la cellule unique. Cette analyse sera complétée par une analyse transcriptomique spatiale des marqueurs connus et nouveaux des sous-populations du SHF afin d'affiner notre compréhension de la formation du SHF mais aussi de la manière dont la formation du SHF est intégrée aux propriétés épithéliales des cellules progénitrices. À cette fin, nous poursuivons notre analyse de la fonction de Hoxb1 et utilisons une ligne de récepteurs RA négatifs dominants conditionnels (RARaDN) conjointement avec des approches d'imagerie dynamique.

1. Stefanovic S, Laforest B, Desvignes JP, Lescroart F, Argiro L, Maurel-Zaffran C, Salgado D, Plaindoux E, De Bono C, Pazur K, Théveniau-Ruissy M, Béroud C, Pucéat M, Gavalas A, Kelly RG, Zaffran S. 2020. Hox-dependent coordination of mouse cardiac progenitor cell patterning and differentiation. eLife, 9 :e55124. elifesciences.org/articles/55124
2. Adachi N, Bibio M, Baldini A, Kelly RG. 2020. Cardiopharyngeal mesoderm origins of musculosketelal and connective tissues in the mammalian pharynx, Development 147(3):dev185256.
3. Rochais F, Kelly RG, Zaffran S. 2019. Développement et régénération cardiaque. Editors: GRRC (John Libbey Eurotext, France).

Le cœur embryonnaire s'allonge en ajoutant des cellules progénitrices épithéliales du deuxième champ cardiaque aux pôles cardiaques artériels et veineux. L'échec de ce processus entraîne des malformations cardiaques congénitales. Les facteurs de transcription Tbx1 et Tbx5, genes impliqués respectivement dans les sydromes de deletion 2q11.2 et Holt-Oram, délimitent les sous-populations antérieures et postérieures de SHF donnant naissance au myocarde artériel et veineux. Des travaux récents ont montré que ces sous-domaines proviennent d'une population de cellules progénitrices commune et que des propriétés épithéliales différentielles, y compris l'adhésion, la forme et la tension, accompagnent leur ségrégation. Comment l'établissment de différents destins cardiaques est lié aux proprietés épithéliales des cellules progenitrices est inconnu. Notre projet vise à caractériser les mécanismes génétiques et cellulaires à l'origine de l'émergence de l'identité différentiel dans le SHF. Nous utiliserons la génétique de la souris, la transcriptomique et l'imagerie pour dissequer les événements réglementaires en amont et en aval de Tbx1 et Tbx5 et leur impact sur les propriétés épithéliales du SHF.