La reprogrammation globale mais non spécifique aux cellules souches musculaires avec les facteurs OSKM affecte la dynamique des cellules souches dans le muscle squelettique

Abstract

Depuis les travaux de Yamanaka, prix Nobel de médecine en 2012, la reprogrammation des cellules somatiques avec les facteurs de transcription génique OSKM (Oct4, Sox2, Klf4 et c- Myc) a montré que divers types cellulaires peuvent être modifiés pour acquérir les caractéristiques des cellules souches embryonnaires. Actuellement, les cellules souches présentent un intérêt majeur dans le domaine scientifique. En particulier, les cellules souches musculaires jouent un rôle primordial dans le maintien de l'homéostasie et de la régénération du muscle squelettique suite à une blessure. Cependant, avec l'âge, le nombre et la capacité régénérative des cellules souches musculaires diminuent. D'ailleurs, l’étude d’Ocampo et al., 2016 a rapporté que l'induction cyclique d’OSKM dans toutes les cellules du muscle squelettique (y compris les cellules souches musculaires) in vivo améliore les pathologies musculaires liées au vieillissement. Ces résultats suggèrent que ce phénomène pourrait être dû au remodelage épigénétique induit par les facteurs OSKM, ce qui conduit à une reprogrammation de certaines cellules résidentes du muscle âgé, en allant d’un état vers un autre ayant une capacité de régénération plus élevée. En se basant sur cette étude, nous avons hypothétisé que l'induction des facteurs OSKM pourrait stimuler la fonction des cellules souches musculaires dans le muscle squelettique, tout en les amenant vers un état indifférencié primitif de cellules souches capables de proliférer et régénérer le muscle. Ainsi, dans ce projet, nous proposons d’aborder ce nouveau concept tout en utilisant une série de modèles génétiques in vivo pour induire OSKM dans le muscle squelettique et tester si la restauration d’un état indifférencié primitif de cellules souches musculaires pourrait stimuler leur capacité de réparation suite à une blessure. Tout d’abord, nous avons acquis des souris R26-rtTA;tetO-OSKM exprimant OSKM dans tous les tissus, notamment le muscle squelettique. Ces souris sont caractérisées d’une part, par l’insertion d’un transactivateur de la tétracycline (rtTA) dans le locus ROSA26 (R26- rtTA), et d’autre part, par la présence d’une cassette OSKM sous le contrôle du promoteur dépendant de la tétracycline (tetO). De plus, nous avons obtenu des souris Pax7-rtTA;tetO- OSKM issues du croisement de la lignée transgénique Pax7-rtTA (le promoteur de Pax7 étant spécifique des cellules souches musculaires) avec celle de tetO-OSKM, pour induire spécifiquement OSKM dans les cellules souches musculaires. Suite à une blessure aiguë, nous avons observé que la reprogrammation globale cyclique dans les souris R26-rtTA;tetO- OSKM stimule la fonction des cellules souches musculaires, induit l'hyperplasie et permet l'expansion des cellules de la niche, notamment les cellules endothéliales et les FAPs (fibro- adipogenic progenitors). Cependant, dans le modèle Pax7-rtTA;tetO-OSKM, l'induction spécifique et cyclique des facteurs OSKM dans les cellules souches musculaires n'a pas d'effet sur la régénération du muscle squelettique. Suite à ce résultat, nous avons utilisé un autre régime d’induction, pour induire une expression continue des facteurs OSKM et stimuler les cellules souches musculaires du modèle Pax7-rtTA;tetO-OSKM. Néanmoins, aucun effet sur la régénération n’a été observé. Ainsi, nous concluons que l'induction globale et cyclique mais non spécifique aux cellules souches stimule les cellules souches musculaires ainsi que les cellules de la niche. Ces résultats pourraient suggérer un rôle important de la niche dans l’effet de régénération observé.