Rôle des facteurs de transcription HIF (Hypoxia Inducible Factor) dans le maintien à long terme des cellules souches hématopoïétiques humaines chez la souris immunodéficiente

HIF-1α and HIF-2α knockdowns induce deficiency in the long-term reconstitution ability of human haematopoietic cells

• Auteur / Autrice : Kevin Rouault-Pierre
• Direction : Frédéric Mazurier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences, technologie, santé. Biologie cellulaire et physiopathologie
• Date : Soutenance le 17/12/2010
• Etablissement(s) : Bordeaux 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Jury : Président / Présidente : Vincent Praloran
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Françoise Pflumio, Cathy Staedel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dominique Bonnet, Ali Turhan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anoxie

Hématopoïèse

Mots clés libres

Hématopoïèse

Hypoxie

Hif

Résumé

Le taux physiologique d’oxygène est finement régulé dans les tissus des mammifères, l’oxygénation diffère d’un tissu à l’autre, ainsi qu’au sein même de ces derniers, ce phénomène est en grande partie dû à l’architecture vasculaire. L’oxygène est un stimulus clef dans la destinée des cellules durant l’embryogenèse et la progression tumorale. Il est actuellement reconnu que les cellules souches se distribuent en suivant un gradient d’oxygène, où les faibles concentrations en oxygène (Hypoxie) favorisent la conservation d’un état indifférencié. Les cellules souches hématopoïétiques (CSH) résident dans des niches osseuses où la disponibilité en oxygène est limitée voir nulle. Le modèle de l’hématopoïèse a été largement décrit au niveau cellulaire et moléculaire et est un des principaux modèles utilisé dans l’étude des mécanismes gouvernant le caractère souche d’une cellule. Des études récentes révèlent dans des modèles murins que les facteurs de transcriptions induits par l’hypoxie (HIF) affectent le comportement des cellules souches hématopoïétiques. Ici, nous étudions le rôle potentiel des facteurs HIF-1α et HIF-2α dans les CSH Humaines. Le knockdown des deux facteurs a été obtenu en combinant une stratégie de short-hairpin RNA et de vecteurs de transferts lentiviraux. La transduction de cellules de sang de cordon CD34-positive révèle que les deux knockdowns affectent à court terme la croissance des progéniteurs et CSH et à long terme leurs capacités de reconstitution dans des souris immuno-déficientes NOD/LtSz-scid IL2rgnull. Cependant, nous observons un effet plus délétère de HIF-2α sur le maintien des cellules souches en comparaison à HIF-1α.

Physiological oxygen level is tightly regulated in mammalian tissues. Moreover, oxygenation differs from one tissue to the other, as well as within a single tissue, due to vasculature modeling. Oxygen levels have been shown to be a key stimulus of cell fate during embryogenesis and cancer progression. It is now widely admitted that stem cells fate followes oxygen gradients with low levels (hypoxia) promoting an undifferentiated state. Hematopoietic stem cells (HSC) reside in bone marrow niches in which oxygen availability is low, even absent. Hypoxia-inducible factors (HIF) are the main factors regulating the cell-response to oxygen variation. Studies on mouse models reveal that HIFs affect HSC activity. Here, we investigate the potential function of HIF-1α and HIF-2α within human HSCs. Knockdown of both factors was obtained by lentivirus-mediated short-hairpin RNA strategy. Transductions of CD34-positive cord blood cells reveal that HIF-2α knockdown affects myelo-erythroid differentiation. Both HIF-α are required for long-term reconstitution in immune-deficient NOD/LtSz-scid IL2rγnull mice, whereas a more pronounced deficiency was observed for HIF-2α. Overall, our data strongly suggest the existence of multiple but preponderant functions in human stem cell maintenance and differentiation.