Mesenchymal stem cells derived from human adipose tissue :
myogenic potential investigation
Les cellules souches mésenchymateuses
du tissu adipeux humain :
Etude de leur potentiel myogénique
Résumé
Our laboratory has isolated from human infant adipose tissue, a mesenchymal stem cell population, named hMADS cells (human Multipotent Adipose-Derived Stem cells). hMADS cells exhibit at the single-cell level fundamental stem cell properties such self-renewal and multipotentiality.
In addition, mesenchymal stem cells may have an intrinsic capacity to differentiate into supplementary cell types in culture or after transplantation. Previously we have shown that hMADS cells were able to restore dystrophin expression after transplantation in mdx mice. In the current study, we investigated the mechanism of skeletal muscle phenotype acquisition by hMADS cells. We first tested various culture conditions to induce an intrinsic myogenic program in hMADS cells. Myotube formation and muscle determination/differentiation factors, i. e. Pax7, myf-5, MyoD and myogenin were assessed. No myogenic conversion could be detected under these conditions. In contrast, when co-cultured with myoblasts, hMADS cells reproducibly contributed to hybrid myotube formation, expressed several muscle differentiation markers and had the ability to restore dystrophin expression in human dystrophic background. Interestingly, this myogenic conversion was not associated by the expression of key transcription factors for muscle determination/differentiation.
Therefore, our results clearly demonstrated that acquisition of myogenic identity by hMADS cells did not occur via a bona fide determination/differentiation process. We propose a model of myogenic conversion of human mesenchymal stem cells derived from adipose tissue in which, only after fusion, transcription factors of myoblasts were able to program hMADS genome toward the skeletal muscle lineage.
In addition, mesenchymal stem cells may have an intrinsic capacity to differentiate into supplementary cell types in culture or after transplantation. Previously we have shown that hMADS cells were able to restore dystrophin expression after transplantation in mdx mice. In the current study, we investigated the mechanism of skeletal muscle phenotype acquisition by hMADS cells. We first tested various culture conditions to induce an intrinsic myogenic program in hMADS cells. Myotube formation and muscle determination/differentiation factors, i. e. Pax7, myf-5, MyoD and myogenin were assessed. No myogenic conversion could be detected under these conditions. In contrast, when co-cultured with myoblasts, hMADS cells reproducibly contributed to hybrid myotube formation, expressed several muscle differentiation markers and had the ability to restore dystrophin expression in human dystrophic background. Interestingly, this myogenic conversion was not associated by the expression of key transcription factors for muscle determination/differentiation.
Therefore, our results clearly demonstrated that acquisition of myogenic identity by hMADS cells did not occur via a bona fide determination/differentiation process. We propose a model of myogenic conversion of human mesenchymal stem cells derived from adipose tissue in which, only after fusion, transcription factors of myoblasts were able to program hMADS genome toward the skeletal muscle lineage.
Notre laboratoire a isolé à partir de tissu adipeux provenant de nouveau-né, une population de cellules souches mésenchymateuses, dénommée cellules hMADS (human Multipotent Adipose-tissue Derived Stem cells). Les cellules hMADS présentent à l'échelle clonale les propriétés fondamentales associées aux cellules souches telles que la multipotentialité et l'auto-renouvellement.
Après extravasion, in vitro ou consécutive à leur transplantation dans un organe secondaire, les cellules souches mésenchymateuses pourraient se différencier en des types cellulaires inhabituels. Nos résultats antérieurs montraient en effet que les cellules hMADS pouvaient, après transplantation dans le muscle Tibialis anterior de la souris mdx, contribuer à la formation de myofibres contenant des noyaux humains et exprimant la dystrophine humaine.
L'objectif de ce travail a été d'élucider le mécanisme par lequel les cellules hMADS contribuent à la formation de myofibre squelettique. Dans ce but, nous avons essayé « d'engager » le programme myogénique en testant sur ces cellules de nombreuses conditions de culture. Seules les expériences de co-cultures avec des myoblastes ont permis de mettre en évidence la contribution des cellules hMADS à la formation de myotubes hybrides. Ces myotubes présentent un phénotype « normale » et expriment de nombreux gènes musculaires dont la dystrophine, codés par les noyaux issus de la fusion de cellules hMADS avec les myoblastes murins ou humains.
Enfin, nous avons démontré que la conversion myogénique des cellules hMADS dans ces conditions n'était pas due à un processus de « détermination/différenciation », mais à une programmation subie des noyaux hMADS. Cette programmation se produirait après la fusion et nécessiterait l'action des facteurs de transcription myogénique (Myogenic Regulatory Factors) codés par les noyaux issus des myoblastes.
Après extravasion, in vitro ou consécutive à leur transplantation dans un organe secondaire, les cellules souches mésenchymateuses pourraient se différencier en des types cellulaires inhabituels. Nos résultats antérieurs montraient en effet que les cellules hMADS pouvaient, après transplantation dans le muscle Tibialis anterior de la souris mdx, contribuer à la formation de myofibres contenant des noyaux humains et exprimant la dystrophine humaine.
L'objectif de ce travail a été d'élucider le mécanisme par lequel les cellules hMADS contribuent à la formation de myofibre squelettique. Dans ce but, nous avons essayé « d'engager » le programme myogénique en testant sur ces cellules de nombreuses conditions de culture. Seules les expériences de co-cultures avec des myoblastes ont permis de mettre en évidence la contribution des cellules hMADS à la formation de myotubes hybrides. Ces myotubes présentent un phénotype « normale » et expriment de nombreux gènes musculaires dont la dystrophine, codés par les noyaux issus de la fusion de cellules hMADS avec les myoblastes murins ou humains.
Enfin, nous avons démontré que la conversion myogénique des cellules hMADS dans ces conditions n'était pas due à un processus de « détermination/différenciation », mais à une programmation subie des noyaux hMADS. Cette programmation se produirait après la fusion et nécessiterait l'action des facteurs de transcription myogénique (Myogenic Regulatory Factors) codés par les noyaux issus des myoblastes.