Cellules souches pluripotentes et création de chimères germinales chez le lapin
Résumé
Le travail présenté dans ce mémoire vise à définir les conditions de dérivation et de culture de cellules souches pluripotentes ou PSC (Pluripotent Stem Cells) de lapin aptes à produire des chimères germinales. Les PSC sont des cellules capables de se différencier dans les trois lignages embryonnaires (ectoderme, mésoderme, et endoderme) et de s’auto-renouveler, c’est-à-dire de se multiplier indéfiniment en culture sans perdre leur caractère pluripotent. Chez la souris, ces cellules sont à la base des techniques de transgénèse permettant des modifications génétiques ciblées. Il existe trois types de PSC murines: (i) les cellules souches embryonnaires ou ESC (Embryonic Stem Cells), qui dérivent du bouton embryonnaire d’embryons précoces; (ii) les cellules souches de l’épiblaste ou EpiSC (Epiblast-derived Stem Cells) qui dérivent de l’épiblaste d’embryons post-implantatoires ; et (iii) les cellules souches pluripotentes induites ou iPSC (induced Pluripotent Stem Cells) obtenues après reprogrammation de cellules somatiques. On peut classer ces cellules en deux catégories en fonction des voies de signalisation qui activent les gènes responsables de leur pluripotence : (i) les cellules à l’état naïf de pluripotence, dépendantes de la cytokine LIF et de la voie de signalisation gp130/Stat3, comme les ESC et iPSC murines. Les mPSC sont capables de coloniser un blastocyste receveur pour former des chimères germinales et présentent les caractéristiques transcriptomiques et épigénétiques des cellules pluripotentes de l’épiblaste précoce de l’embryon pré-implantatoire ; (ii) les cellules à l’état amorcé de pluripotence, dépendantes du facteur FGF2 et de la voie de signalisation TGFβ/Activine/Nodal, comme les EpiSC murines et les PSC des autres mammifères. Les EpiSC sont incapables de former des chimères après injection dans un blastocyste receveur. Elles sont donc engagées vers la différenciation et proches des cellules de l’épiblaste tardif de l’embryon post-implantatoire. Le lapin est un animal modèle intéressant car, d’une part, il est physiologiquement et génétiquement plus proche des primates que ne l’est la souris et, d’autre part, il présente un développement embryonnaire et un système de placentation identiques à ceux des primates. Les PSC de lapin sont dans un état amorcé de pluripotence, incapables de produire des chimères. La fabrication de PSC à l’état naïf faciliterait le développement des technologies de la transgènèse, et permettrait à terme la création de lapins modèles de maladies humaines, ou de créer des réacteurs biologiques. Mon travail vise donc à déterminer les conditions permettant de dériver et de cultiver de telles cellules chez cette espèce. Dans ce but, je développe différents projets qui visent : (i) à caractériser la pluripotence in vivo chez le lapin aux niveaux transcriptomique, épigénétique et métabolique ; et (ii) à capturer in vitro un état de pluripotence proche de celui de l’épiblaste de lapin au stade E4-E5.5, capable de produire des chimères germinales. Ce travail me permettra d’obtenir des PSC de lapin à l’état naïf de pluripotence, mais également de produire des données sur les mécanismes soutenant la pluripotence chez un mammifère non-murin, autre que les primates. En effet, les comparaisons multi-espèces sont nécessaires à la compréhension et à la généralisation des mécanismes biologiques et développementaux. Ce mémoire se présente donc en trois parties qui développent respectivement l’état de l’art sur les PSC, l’analyse des travaux que nous avons réalisés sur les PSC de lapin et une discussion amenant les projets en cours. Il regroupe également mes publications sur le sujet.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)