Mode d’action d’un “module d’auto-renouvellement des cellules souches” propre au développement précoce – MASTERMOD

La période de développement embryonnaire (jusqu'à la 8ème semaine après la fécondation chez l'homme) se caractérise par un taux de croissance considérable. Au cours de cette période, une prolifération élevée et une faible différenciation soutiennent la mise en place de tous les différents pools de cellules souches spécifiques aux organes (différentes des cellules souches embryonnaires pluripotentes (ESC)). A partir de la 8ème semaine et de l'initiation des stades fœtaux, ces pools de cellules souches subissent une différenciation progressive pour générer tous les différents types cellulaires qui composent chaque organe. Ce processus doit être étroitement régulé car une prolifération faible et une différenciation prématurée des cellules souches peuvent conduire à des organes atrophiés chez le nouveau-né (par exemple microcéphalie dans le cerveau), alors qu’un échec de l’arrêt de la prolifération des cellules souches peut entraîner des cancers pédiatriques (par exemple, médulloblastome, AT/RT, glioblastome dans le cerveau). La culture aisée des ESC in vitro a permis d'effectuer une vaste gamme d'analyses biochimiques et génétiques conduisant à une bonne compréhension des mécanismes moléculaires qui les définissent. En revanche, l’étude in vivo des cellules souches spécifiques aux tissus au cours de l'organogenèse précoce s’est révélée plus compliquée, en raison de leur nature transitoire et de leur nombre limité. Par conséquent, on sait peu de choses sur les principes moléculaires qui favorisent, puis limitent, leur autorenouvellement et leur amplification au cours de l'embryogenèse.
Notre but dans cette proposition est d'utiliser de nouvelles approches permettant de surmonter les limitations techniques qui ont, jusqu’à présent, empêché les études moléculaires détaillées de cette période d'auto-renouvellement transitoire au cours de l'organogenèse précoce.
À cette fin, nous prévoyons de répondre d'abord à cette question chez la drosophile, où nous avons identifié une période qui ressemble à l'organogenèse précoce chez les mammifères. En particulier, nous avons identifié deux gènes qui régissent un état d’auto-renouvellement dans les cellules souches au début du développement. Cependant, le mode d'action moléculaire de ces deux gènes, codant pour un facteur de transcription ZBTB nommé Chinmo et une protéine de liaison à l'ARN nommé Imp, reste peu clair. Nous prévoyons :
1. d’utiliser de nouvelles techniques, spécifiquement développées chez la drosophile et nécessitant peu de cellules, pour identifier les gènes qui sont régulés de manière transcriptionnelle et post-transcriptionnelle par Chinmo et Imp respectivement.
2. d’utiliser les puissants outils génétiques disponibles chez la drosophile pour déterminer comment les cibles de Chinmo et d'Imp coopèrent afin de promouvoir un état d’autorenouvellement propre au développement précoce.
Fait intéressant, Imp a été hautement conservé à travers l'évolution et est codé par trois gènes différents chez de nombreux vertébrés, y compris chez les poulets, les souris et les humains. Pour déterminer si sa fonction et son mode d'action ont été également conservés, nous profiterons de la facilité d'accès des embryons de poulet pour :
1. étudier la fonction moléculaire de ces trois isoformes dans les progéniteurs neuraux.
2. rechercher l'homologue potentiel de chinmo au sein de la famille hautement diversifiée des gènes ZBTB.
Compte tenu de la conservation évolutive des gènes et des mécanismes moléculaires impliqués, nous sommes convaincus que ce travail permettra de mieux comprendre comment le nombre de cellules souches spécifiques aux tissus est contrôlé au cours de l'organogenèse précoce. Une telle compréhension devrait ouvrir de nouvelles perspectives pour le développement de thérapies régénératrices et l'ingénierie tissulaire, et pourrait conduire à de nouveaux moyens d'intervention pour les cancers pédiatriques.