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PRDM14, inducteur précoce de pluripotence cellulaire

Au stade 4 cellules, celles qui expriment PRDM14 tendent à devenir de futures cellules embryonnaires souches tandis que les autres deviendront les futures cellules du placenta. ©Sandra Bour

Single-Cell Profiling of Epigenetic Modifiers Identifies PRDM14 as an Inducer of Cell Fate in the Mammalian Embryo.

Burton A, Muller J, Tu S, Padilla-Longoria P, Guccione E, Torres-Padilla ME.

Cell Rep 14 novembre 2013


31 octobre 2013

Au cours du développement embryonnaire, l'ADN subit d’importants changements qui jouent un rôle déterminant dans le destin que suivront les cellules. L'équipe de Maria-Elena Torres-Padilla à l'IGBMC, révèle l’existence d’un nouvel acteur moléculaire à un stade de développement très précoce, dans la mise en œuvre de ces modifications de l'ADN. La protéine PRDM 14 est impliquée dans l’établissement initial de la lignée de cellules souches embryonnaires. Ces résultats ont été publiés le 31 octobre dans la revue Cell Report.

 

Trois jours et demi après la fécondation, une structure émerge de la masse de cellules apparemment non organisée que forme l’embryon de souris. L’embryon devient un ensemble structuré de deux types de cellules. Cette étape est appelée blastocyste et se déroule juste avant l'implantation dans l'utérus de la mère. Les deux types de cellules formeront respectivement les cellules souches embryonnaires à l'origine de toutes les futures cellules de l'organisme ainsi que le placenta qui permettra de nourrir l'embryon au cours de la gestation. Depuis la découverte des cellules souches embryonnaires dans les années 80, les chercheurs cherchent à comprendre les mécanismes moléculaires qui régulent la formation de ces cellules pluripotentes.

 

Dans de précédents travaux, l'équipe de Maria-Elena Torres-Padilla à l'IGBMC a montré que certains changements au niveau de la chromatine sont impliqués dans le développement précoce de l'embryon de souris. Ces modifications, appelées épigénétiques, peuvent changer le niveau de compaction de la chromatine et ainsi réguler l'expression des gènes qui gouvernent le destin de cellules. Dans cette nouvelle étude, les chercheurs se sont intéressés aux protéines qui effectuent ces changements au niveau de l’ADN. Ils ont analysé près de 43 protéines modificatrices de la chromatine. Grâce à la microfluidique, une technologie innovante à l'interface entre la physique et la biologie, les chercheurs ont pu observer l'expression de ces 43 différents gènes au sein d'une seule et même cellule vivante.

 

Pour chacun des deux types de cellules du blastocyste, les chercheurs ont identifié deux groupes de gènes distincts. En particulier, le gène PRDM14 est fortement exprimé dans les futures cellules souches embryonnaires. Cette distribution assymétrique est observée à un stade de développement très précoce, lorsque l'embryon ne compte que quatre cellules. Seules deux des quatre cellules expriment PRDM14. Les chercheurs ont introduit artificiellement d’importantes quantités de PRDM14 dans deux des cellules et ont suivi leur devenir. Celles qui expriment PRDM14 à un stade précoce deviennent les futures cellules souches embryonnaires. Les modifications à la chromatine occasionnées par PRDM14 pourraient se faire via son interaction avec une autre protéine qui modifie également la chromatine : CARM1.

 

Cette étude démontre que le destin des futures cellules souches embryonnaires est fixé très précocement au cours du développement, lorsque l'embryon ne compte que quatre cellules. Par les changements épigénétiques qu’elles occasionnent à la chromatine, CARM1 et PRDM14 semblent jouer un rôle crucial dans la mise en place initiale de cette lignée cellulaire. Ces résultats ouvrent notamment des perspectives dans le domaine de la thérapie cellulaire. Connaitre les composants moléculaires qui initient la formation de cellules souches embryonnaires, pourraient permettre aux chercheurs de développer de nouveaux outils plus efficaces pour reprogrammer des cellules en cellules souches capables ensuite, de recréer n'importe quel type de tissu.

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