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Actualités scientifiques

Pluripotence des cellules : quand les allèles s’en mêlent

Changement de l’expression de Nanog de mono- à biallélique.
L’expression de Nanog est visualisée grâce à des marqueurs colorés. Les marqueurs vert ou rouge illustrent l’expression mono-allélique. La couleur jaune apparaît quand les deux allèles sont exprimés (expression biallélique).
Gauche: La plupart des cellules sont rouges et vertes : L’expression de Nanog est principalement monoallélique.
Droite: La plupart des cellules sont jaunes: L’expression de Nanog est principalement biallélique dans les cellules présentant un état de pluripotence « stable ».

Control of ground-state pluripotency by allelic regulation of Nanog.

Miyanari Y(1), Torres-Padilla ME.

Nature 12 février 2012


12 février 2012

La pluripotence des cellules souches est une question clé pour le maintien durable de leur capacité à générer plusieurs types cellulaires, mais également pour une meilleure efficacité des cellules iPS (induced pluripotent stem) nécessaires à la médecine régénérative. L'équipe de Maria-Elena Torres-Padilla de l’Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (IGBMC, UMR CNRS/Inserm/Université de Strasbourg) ont montré que cet état de pluripotence est contrôlé par une régulation allélique du facteur de transcription Nanog. Ces résultats publiés le 12 Février dans Nature mettent en évidence de nouveaux mécanismes régulant la pluripotence et permettent de mieux comprendre le phénomène de reprogrammation cellulaire.

 

Expression des gènes : quand un allèle fait « cavalier seul »
Nos caractères proviennent de l’expression de nos gènes. Chaque gène comporte deux versions, appelées « allèles » : l’une issue du père, l’autre de la mère. En général, les deux sont exprimées, les caractères de l’enfant résultant de la combinaison des deux versions (l’une peut ensuite dominer l’autre une fois exprimée). Pour la majorité de nos 30000 gènes, l’expression est biallélique ; mais pour quelques 60 gènes, elle peut être monoallélique. Dans ce cas, seul un des deux allèles est exprimé, provenant en général d’une « empreinte génomique parentale ».


Formation de l’embryon : des cellules pluripotentes aux cellules différenciées
Après la fécondation, l’embryon précoce acquiert de manière transitoire un état de pluripotence qui lui permet ensuite de générer tous les tissus différents qui constituent un organisme. Ceci est le résultat du phénomène de reprogrammation cellulaire, au cours duquel l’embryon forme un « épiblaste » pluripotent. Cette reprogrammation implique de nombreux facteurs de transcription. Parmi eux, Nanog est connu pour être indispensable à l’acquisition de l’état de pluripotence mais les mécanismes de régulation de son expression n’ont pas encore été décryptés. Les chercheurs de l’équipe de Maria-Elena Torres-Padilla se sont penchés sur ce facteur de transcription car ils ont remarqué que son expression est essentiellement monoallélique (c'est-à-dire qu’un seul des deux allèles du gène de Nanog est exprimé) pendant les tout premiers stades embryonnaires. Ils ont montré que Nanog passe d’une expression monoallélique dans les stades 2, 4 et 8 cellules à une expression biallélique au stade « épiblaste ». Son expression redevient ensuite monoallélique après l’implantation de l’embryon dans l’utérus.


Cette étude montre qu’un contrôle précis du dosage de Nanog est crucial pour la reprogrammation cellulaire, ce dosage étant lui-même sous le contrôle d’une régulation allélique. En effet, contrairement à l’expression monoallélique, l’expression de deux allèles permet la production d’une quantité deux fois supérieure de Nanog. De plus, grâce à une vidéo de cellules avec des marqueurs colorés fluorescents, ils ont mis en évidence une dynamique particulière dans l’expression de Nanog. En effet, contrairement à la plupart des gènes monoalléliques, l’expression de Nanog peut changer d’un allèle à l’autre, un constat qui met en lumière l’existence possible d’un mécanisme de régulation unique en son genre. 
La pluripotence est une notion largement étudiée. En effet, mieux la contrôler pourrait aider à produire de nouveaux tissus et organes. Ces nouveaux résultats indiquent que l’activation de l’expression du deuxième allèle du gène de Nanog a un rôle clé dans l’acquisition et la stabilisation de la pluripotence. Ils ouvrent de nouveaux champs d’investigation pour la génération de cellules iPS (induced Pluripotent Stem) stables pour la médecine régénérative.

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