Orchestration de l’identité cellulaire et de la morphogenèse au sein d'un épithélium ramifié – BranchFate

La spécification du destin cellulaire et la morphogenèse sont des processus clés du développement, de l’homéostasie et de la réparation des tissus. Ces deux processus ont été principalement étudiés de manière indépendante. Toutefois, nos travaux récents sur la glande mammaire embryonnaire ouvrent la voie à une compréhension de leur coordination. Dans ce tissu, nous avons mis en évidence que les cellules souches deviennent unipotentes avec le début de la morphogenèse de l’épithélium ramifié. Dans ce contexte, l'objectif principal de ce projet est d'intégrer l’étude des circuits transcriptionnels définissant la spécification des cellules souches à l'analyse 4D du comportement cellulaire. Ainsi, nous pourrons déchiffrer les mécanismes moléculaires qui sous-tendent l'acquisition de l'identité cellulaire et définir comment la différenciation cellulaire est coordonnée avec la morphogenèse.
En combinant un ensemble d'approches interdisciplinaires, nous poursuivrons trois objectifs complémentaires :
Objectif 1. Définir les phases du développement et les signatures moléculaires associées à la différenciation des cellules souches mammaires.
En utilisant une nouvelle technique de traçage cellulaire par « code-barres génétiques », nous définirons quantitativement la proportion de cellules souches mammaires multipotentes et unipotentes au niveau clonal. De plus, nous combinerons ces résultats avec les signatures transcriptionnelles de chaque cellule pour identifier les signaux moléculaires qui déterminent le potentiel de différenciation des cellules souches mammaires.

Objectif 2. Caractériser les dynamiques cellulaires et tissulaires à l'origine de la tubulogenèse mammaire.
En utilisant des techniques originales d'imagerie en temps réel sur explants mammaires embryonnaires et des approches avancées de suivi cellulaire, nous cartographierons rigoureusement la dynamique cellulaire associée à la ramification du bourgeon mammaire et à la spécification du destin cellulaire. En modulant le destin cellulaire chez des souris mutantes, nous explorerons alors les mécanismes moléculaires couplant dynamique cellulaire et différenciation.

Objectif 3. Lier la dynamique subcellulaire et les mouvements cellulaires pendant la morphogenèse du bourgeon mammaire.
En utilisant des rapporteurs fluorescents, des inhibiteurs et des mutants dans des explants mammaires, nous caractériserons la dynamique du cytosquelette et des molécules d'adhésion cellulaire. Nous examinerons ainsi les mécanismes qui régissent les déplacements individuels et collectifs des cellules pendant la ramification mammaire et caractériserons leurs rôles dans la spécification du destin cellulaire et la morphogenèse.

Notre projet devrait aboutir à la définition des circuits transcriptionnels qui régissent le branchement mammaire et qui lient les potentialités de différenciation des cellules souches à leur dynamique cellulaire pendant la morphogenèse. Ainsi nous améliorerons notre compression de deux processus clés : l’acquisition d’identité cellulaire et la morphogenèse, et nous caractériserons en détail leur interrelation et couplage. Nous envisageons également que nos études aboutiront à l’identification de nouveaux régulateurs de la morphogenèse et de la différenciation. Nos résultats seront donc pertinents non seulement dans le contexte du développement de la glande mammaire mais devraient aussi avoir des répercussions importantes pour notre compréhension des mécanismes généraux qui sous-tendent la différenciation des cellules souches, l'organogenèse et les dynamiques cellulaires pendant la formation de tissus.