Des cellules spécialisées peuvent redevenir des cellules souches

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1 Des cellules spécialisées peuvent redevenir des cellules souches Vilma BARROCA Pierre FOUCHET Institut de Radiobiologie Cellulaire et Moléculaire Fontenay aux roses

2 Les cellules souches 1- Autorenouvellement 2- Spécialisation - Différenciation Cellules spécialisées Progéniteur Cellule différenciée Cellule souche La division asymétrique Cellule fille souche Cellule souche Cellule fille spécialisée Régénération tissulaire à long terme - Thérapie cellulaire

3 Différentes sources différentes capacités de régénération Développement Embryon Adulte Cellules souches embryonnaires Cellules souches adultes Régénération des différents tissus Potentiel restreint au tissu d origine Différents types de cellules spécialisées Un type de cellule spécialisée Pluripotence Multipotence Cellules souches hématopoïétiques Unipotence Cellules souches germinales

4 La plasticité des cellules souches adultes... Le potentiel n est plus restreint au tissu d origine! Un exemple : les cellules souches germinales adultes (CSG) in vitro Testicule adulte in vivo CSG unipotentes Souris Guan et al., 2006 Seandel et al., 2007 Homme Conrad et al., 2008 culture Spécialisation Différenciation spermatogenèse CSG pluripotentes Propriétés des cellules souches embryonnaires spermatozoïdes Alternative aux cellules souches embryonnaires?

5 Et la reprogrammation des progéniteurs in vitro Les cellules spécialisées peuvent générer des cellules souches! In vitro Progéniteurs Cellules spécialisées Souris Homme + Expression de 4 gènes Oct3/4 Sox2 Klf4 c-myc Pluripotence Takahashi et al., 2006 Aoi et al., 2008 Hanna et al., 2007 Cellules souches pluripotentes induites

6 Et la reprogrammation des progéniteurs in vivo? La reprogrammation au sein du tissu dans l organisme: quelle réalité? In vivo Tissu Cellule souche Dédifférenciation? Spécialisation Différenciation progéniteurs Processus observé dans le lignage germinal mâle chez la Drosophile Mammifère? (Brawley et al., 2004)

7 Des cellules spécialisées peuvent redevenir des cellules souches Vilma BARROCA CEA/IRCM/Laboratoire Gamétogenèse Apoptose et Génotoxicité

8 La spermatogenèse Cellules souches Spermatogonies A «paired» (A pr ) Spermatogonies A «aligned» (A al ) A 1 Amplification A 2 A 3 A 4 Int Spermatogonies B 1 ère division 2 ème division Spermiogenèse Spermatocytes I (4n) Spermatocytes II (2n) Méiose Spermatides (n) Spermatozoïdes

9 Cellules souches et spermatogenèse Cellules souches Spermatogonies A «paired» (A pr ) Population souche Spermatogonies A «aligned» (A al ) Différenciation A 1 A 2 A 3 A 4 Progéniteurs Int Spermatogonies B 1 ère division 2 ème division Spermiogenèse Différenciation Spermatocytes I (4n) Spermatocytes II (2n) Spermatides (n) Méiose Cellules matures Spermatozoïdes

10 Caractérisation de la population souche et des progéniteurs «Population souche» «Progéniteurs» A s A pr A 2 A 3 A 4 Int B Différenciation A al A 1 SP/ 6 + /c-kit - SP/ 6 + /c-kit + α-6 intégrine α-6 + c-kit -/low 10 2% α-6 + c-kit % Purification des progéniteurs et de la population enrichie en cellules souches c-kit

11 Chez les mammifères, les progéniteurs peuvent-ils se dédifférencier en cellules souches germinales? Cellule souche Différenciation Progéniteur Différenciation Cellule mature Dédifférenciation? Capacité de régénération tissulaire à long terme

12 Modèle utilisé pour suivre une régénération testiculaire Souris donneuse EGFP Purification de populations cellulaires germinales 10Gy Transplantation testiculaire des cellules purifiées Souris receveuse Analyse 10 semaines après transplantation, analyse de la régénération testiculaire par microscopie

13 Potentiel de régénération de la population souche 10 semaines après transplantation Transplantation de la population souche (SP/ 6 + /c-kit - ) Nombre de clones/10 5 cellules Total c-kit - La population cellulaire enrichie en cellules souches possède un potentiel de régénération 50 fois supérieur à la fraction totale

14 1 Les progéniteurs ont également un potentiel de régénération Transplantation de la population progénitrice (SP/ 6 + /c-kit + ) 10 semaines après transplantation Nombre de clones/10 5 cellules Total 14 c-kit + * * a La fraction progénitrice a un potentiel de régénération 5 fois plus important que la fraction totale 2 hypothèses : Contamination? Dédifférenciation des progéniteurs en cellules souches?

15 Reprogrammation des progéniteurs en cellules souches? Potentiel de régénération à long terme: un an après transplantation des progéniteurs, on observe une spermatogenèse. Les cellules dérivées des progéniteurs transplantés montrent: Un phénotype de population souche, SP/ 6 + /c-kit -. Une capacité de reconstitution de la spermatogenèse après transplantation dans un receveur α-6 integrine EGFP + /SP gated α-6 + c-kit -/low 30 4% α-6 + c-kit + c c-kit

16 Conclusion Reprogrammation des progéniteurs en cellules souches chez la souris, après transplantation Transplantation Progéniteur Dédifférenciation Cellule souche Différenciation Cellule mature

17 Le micro-environnement testiculaire régule le destin des cellules souches Lumière du tubule séminifère Différenciation Cellule de Sertoli Niche Testiculaire Renouvellement Quiescence Membrane basale Cellules Péritubulaires Espace interstitiel (Cellules de Leydig, vaisseaux sanguins)

18 ... et la reprogrammation des progéniteurs Après transplantation de progéniteurs dans un testicule déplété en cellules germinales Progéniteur?? Cellule souche Progéniteur Cellule de Sertoli Progéniteur Cellule souche Niche Testiculaire

19 Perspectives La reprogrammation : un rôle en cas de lésion du tissu? Molécules d adhésions, facteurs diffusibles et voies moléculaires impliqués dans cette reprogrammation Niche Testiculaire Progéniteur Progéniteur Cellule souche Cellule de Sertoli

20 Remerciements IRCM - Laboratoire Gamétogen togenèse Apotose et Génotoxicité Bruno Lassalle Lydia Riou Isabelle Allemand Florence Le Page Pierre Fouchet Directeur de L IRCML Paul-Henri Roméo IEM - Orléans Jean-Paul Louis