REPROGRAMMATION ET CELLULES SOUCHES PLURIPOTENTES INDUITES (IPS) Pr John DE VOS Département d Ingénerie Cellulaire et Tissulaire INSERM 1183 - IRMB Hôpital St Eloi - CHU de Montpellier john.devos@inserm.fr @_jdevos_
STABILITÉ CELLULAIRE
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Une grande stabilité dans le temps!
Organismes mulgcellulaires o Les Gssus sont très stables
LA REPROGRAMMATION
DifférenciaGon: irréversible? o Diagramme de Waddington Waddington, C. H., 1956, Principles of Embryology, op. cit., p. 412
DifférenciaGon: irréversible? o Diagramme de Waddington o Réseaux de facteurs de transcripgon Waddington, C. H., 1956, Principles of Embryology, op. cit., p. 412
DifférenciaGon: irréversible? o Diagramme de Waddington o Réseaux de facteurs de transcripgon o MéthylaGon de l ADN, ModificaGon des histones (Epigénome) o mirna, lnc RNA Waddington, C. H., 1956, Principles of Embryology, op. cit., p. 412
DifférenciaGon: irréversible? o La différenciagon est irréversible («locked- in») Fibroblaste Lympho B Macrophage Pancreas Exo Pancreas Endo Neuron Waddington, C. H., 1956, Principles of Embryology, op. cit., p. 412
DifférenciaGon: irréversible? o Peut- on réverser la différenciagon??? Fibroblaste Lympho B Macrophage Pancreas Exo Pancreas Endo Neuron Waddington, C. H., 1956, Principles of Embryology, op. cit., p. 412
CLONAGES (années 1950-2010)
Réversibilité? Fibroblaste Lympho B Macrophage Pancreas Exo Pancreas Endo Neuron o TransplantaGon nucléaire dans des oeufs de batraciens : Briggs and King Gurdon JB & Byrne JA PNAS 2003 vol. 100 (14) pp. 8048-52
Clonage Cellule différenciée de batracien Oeuf de batracien
o John Gurdon : prix Nobel médecine 2012
Clonage chez le mammifère Cellule mammaire Lympho B Macrophage Pancreas Exo Pancreas Endo Neuron Dolly Nature, I Wilmut et al. 1997 vol. 385 (6619) pp. 810-3
Clonage Cellule mammaire Lympho B Macrophage Pancreas Exo Pancreas Endo Neuron Nature, I Wilmut et al. 1997 vol. 385 (6619) pp. 810-3
Clonages Clonage reproductif 30 ans Lignée ES personnalisée Clonage thérapeutique 7 ans
L expérience coréenne o 16 jeunes femmes volontaires (?) o 242 oocytes (2-3 cycles par femme) o 30 blastocytes par transfert nucléaire quand «autoclonage» (cellules du cumulus) o 20 masses cellulaires internes o 1 lignée ES o = pas de succès de transfert nucléaire hétérologue Woo Suk Hwang
L expérience coréenne o 16 jeunes femmes volontaires (?) o 242 oocytes (2-3 cycles par femme) o 30 blastocytes par transfert nucléaire quand «autoclonage» (cellules du cumulus) o 20 masses cellulaires internes o 1 lignée ES CLOWNAGE! o = pas de succès de transfert nucléaire hétérologue Parthénogénèse!!!! Woo Suk Hwang
Cell Stem Cell 2007 vol. 1:346-52
Autres mammifères o o o o o o o o Souris Vache Cochon Chat Lapin Mulet Chien Etc. o homme?
LES ips (2006 - )
ReprogrammaGon par facteurs définis? = réduire la complexité???? Lympho B Macrophage Pancreas Exo Fibroblaste Pancreas Endo Neuron
Induced pluripotent stem cells (ips) OCT4 SOX2 cmyc KLF4 peau 2006 S Yamanaka Nobel Price 2012 Sherbrooke - June 2015 K. Takahashi and S. Yamanaka. Cell, 126:663, 2006.
Induced pluripotent stem cells (ips) OCT4 SOX2 cmyc KLF4 Sang peau coeur neurones 2006 S Yamanaka Nobel Price 2012 Sherbrooke - June 2015 K. Takahashi and S. Yamanaka. Cell, 126:663, 2006.
Autres techniques de reprogrammagon o Autres combinaisons de gènes o ReprogrammaGon sans vecteur intégragfs o virus non intégragfs (EBV) o virus de Sendaï o ARN (Warren et al., Cell Stem Cell 2010) o Protéines + acgvagon du système immunitaire inné (Lee et al. Cell 151: 547, 2012) o ReprogrammaGon «100% chimique» (Hou et al. Science 341: 651) (souris seulement) o ReprogrammaGon avec une efficacité proche de 100% (KO de MBD3) (Gafni et al. Nature 2013)
Résultats reproducgbles : reproduits dans le laboratoire Fibroblastes cutanés ips Cardiomyocytes Neuroblastes Hepatocytes Leucocytes
PEAU è COEUR J Wright The alchimist, In Search of the Philosophers' Stone
Fibroblastes cutanés ips Tératome dans souris immunodéficiente (NSG)
Fibres musculaires Fibroblastes cutanés ips Cartilage Tube digestif Tératome dans souris immunodéficiente (NSG)
La souris ips : court- circuiter la reproducgon sexuée Blastocyste tétraploïde (4n) ips Nature 461 : 91, 2009
Applications des ips
ApplicaGons 1. ModélisaGon in vitro du développement humain normal et des maladies génégques 2. Une source illimité de cellules pour une médecine régénéragve autologue 3. Un ougl pour rajeunir des cellules âgées et/ou sénescentes Sherbrooke - June 2015
Sherbrooke - June 2015
LIMITES
Mutagénèse insergonnelle o Technique de référence : rétrovirus murin ou lengvirus o Nouvelles techniques : o o o mrna virus EBV sendaï virus Science 2008 vol. 321 : 699
Obtenir des cellules différenciées pergnentes o NB : problémagque partagée avec les ES Blood 2009 vol. 114: 1506 wikipedia
ips = ES? o Anomalies épigénégques o mémoire épigénégque de la cellule de départ o aberragon épigénégques o Anomalies génégques o mutagénèse insergonnelle o autres anomalies génégques o N est pas retrouvé par tous (sauf mutagénèse insergonnelle!): dépend du protocole de reprogrammagon? de la cellule de départ? Q. Bai, R. Desprat, B. Klein, J.- M. Lemaitre, and J. De Vos, Embryonic stem cells or induced pluripotent stem cells? A DNA integrity perspecgve., Curr Gene Ther, vol. 13, pp. 93 98, Apr. 2013.
REPROGRAMMATION PAR TRANSDIFFÉRENTIATION
TransdifférenciaGon 19 TF => 3 Lympho B Macrophage Pancreas Exo Ascl 1, Brn2, Myt 1 l Fibroblaste Pancreas Endo Neuron Nature, Vierbuchen et al. 2010 Feb 25;463(7284):1035-41