Projet ANR-06-GANI-0007 – GENOSTEM : Comparative functional genomics of pluripotent stem cells
Programme : Réseau de génomique animale "GENANIMAL" (GANI) 2006
Année de financement : 2006
Coordinateur du projet : Jacques SAMARUT (ECOLE NORMALE SUPERIEURE DE LYON)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; École normale supérieure de Lyon; Institut national de la santé et de la recherche médicale
Montant : 500000.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 36 mois
Résumé : Le contrôle des propriétés des cellules souches embryonnaires (CSE), à savoir leur auto renouvellement illimité en culture et leur capacité de différenciation in vitro et in vivo dans tous les types cellulaires d’un organisme,  représentent un enjeu économique majeur en vue d’applications en thérapie cellulaire et en agronomie. Les mécanismes sous-tendant ces propriétés sont essentiellement étudiés dans des cellules souches issues de mammifères (murine=MCSE, primate, homme). Ces travaux ont révélé un certain nombre de différences inter-espèce qu’il s’agisse des facteurs de croissance requis ou des gènes transcrits, indiquant qu’au delà du transcriptome d’autres voies de régulation existent, parmi lesquelles les régulations épigénétiques de la chromatine qui contrôlent l’accessibilité aux facteurs de transcription. Cette voie semble jouer un rôle croissant dans le contrôle des CSE bien que des mécanismes spécifiques d’une espèce donnée puissent aussi entrer en ligne de compte. Ce projet est basé sur l’étude de CSE aviaires (ACSE) qui ont été développées en vue d’applications agronomiques. Elles constituent un modèle unique et complémentaire pour caractériser des voies de régulation communes aux CSE de vertébrés.  L’étude des ACSE a révélé des similitudes et des différences avec les autres modèles tant au niveau des facteurs de croissance que du transcriptome. Ainsi ces cellules expriment des gènes majeurs de la pluripotence chez les mammifères (oct-3/4, nanog, sox2) suggérant des propriétés communes aux différentes espèces. Cependant elles expriment également des gènes n’existant pas dans les autres espèces (ens-1) ainsi que des gènes (cdx-2, eomes) associés au trophectoderme des mammifères, un tissu inexistant chez le poulet, indiquant qu’un gène conservé ne conserve pas nécessairement sa fonction. Tous ces gènes sont réprimés dans les ACSE induites à se différencier et la protéine Ens-1 pourrait participer à la régulation épigénétique des ACSE par contrôle de la protéine HP1? associée à l’hétérochromatine.
Ce projet a pour objectif de comparer les fonctions de ces gènes aviaires dans les CSE de poulet et dans les CSE de souris et d’étudier leur évolution entre les espèces afin de révéler les mécanismes clés gouvernant la pluripotence des CSE. Le gène ens-1, de par son origine rétrovirale, pourrait résulter de la fusion de plusieurs gènes et donc cumuler leurs fonctions. Une approche phylogénique menée in silico et par clonage des homologues de ens-1 dans différents génomes datera l’apparition de ce gène au cours de l’évolution. Les domaines les plus conservés entre espèces proches permettront d’isoler de potentiels homologues chez les mammifères. En parallèle la fonction d’Ens-1 sera étudiée notamment vis à vis de la protéine HP1? et de la répartition de l’hétérochromatine. Nous espérons ainsi mieux comprendre le contrôle épigénétique des CSE de poulet et identifier des  mécanismes similaires dans les autres espèces. Dans une autre partie du projet nous allons étudier la dérive fonctionnelle de gènes conservés entre le poulet et les mammifères par des expériences de modulation d’expression dans les ACSE et de complémentation de fonction par maintien de la pluripotence dans des CSE murines. Une approche phylogénique complètera cette étude. La comparaison inter-espèce sera étendue aux facteurs de transcription régulant l’expression de ces gènes. L’objectif est de caractériser un petit nombre de gènes clés contrôlant la pluripotence indépendamment de l’espèce in vitro et in vivo.