Déchiffrer le continuum de pluripotence dans l’embryon pré-implantatoire de lapin

Deciphering the pluripotency continuum in the rabbit pre-implantation embryo

• Auteur / Autrice : Wilhelm Bouchereau
• Direction : Nathalie Beaujean
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Moléculaire et Cellulaire
• Date : Soutenance le 17/12/2021
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Cellule Souche et Cerveau (Bron)
• Jury : Président / Présidente : Jérôme Lamartine
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Beaujean, Claire Francastel, Michel Cohen-Tannoudji, Hervé Acloque
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Claire Francastel, Michel Cohen-Tannoudji

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épigénétique

Foetus -- Croissance

Embryons

Lapin

Cellules souches

Mots clés libres

Cellules souches pluripotentes

Développement embryonnaire

Épigénétique

Cycle cellulaire

Lapin

Pluripotent stem cell

Embryonnic development

Epigenetics

Cell-cycle

Rabbit

Résumé

Les cellules souches pluripotentes (PSC) sont caractérisées par leurs capacités à s’autorenouveler et à pouvoir se différencier dans tous les types cellulaires somatiques. De nombreuses lignées de PSC ont été dérivées chez les mammifères, dans différents milieux de culture et issues de différentes espèces. Elles s’autorenouvèlent cependant dans différents états de pluripotence, chacun ayant ces propres caractéristiques. Afin de mieux comprendre cette variabilité d’une lignée de PSC à l’autre, il est nécessaire de se pencher sur la source de la pluripotence : l’embryon péri-implantatoire. Les cellules pluripotentes embryonnaires progressent le long d’un continuum de pluripotence, dont les caractéristiques évoluent au cours du développement. Les nombreux processus impliqués dans la régulation de la pluripotence in vivo sont communs aux PSC in vitro. Chez le lapin, différentes lignées de PSC sont accessibles à différents niveaux de pluripotence. De plus, les cellules embryonnaires pluripotentes de lapin sont facilement accessibles du fait de l’implantation tardive chez le lapin et du grand nombre d’embryons produits par lapine. Enfin, le lapin est proche phylogénétiquement des rongeurs et des primates et son développement embryonnaire présente peu de particularités par rapport aux autres mammifères étudiés. Cependant, les caractéristiques des différents processus régulant la pluripotence au cours du développement embryonnaire pré-implantatoire du lapin sont relativement peu connus par rapport à ceux de la souris et des primates. C’est pourquoi j’ai réalisé différentes analyses transcriptomiques sur l’embryon préimplantatoire de lapin, complétées par des analyses moléculaires sur le métabolisme et l’épigénome. Grâce à ces données, j’ai pu décrire la ségrégation des premiers lignages embryonnaires, ainsi que les processus régulant le continuum de pluripotence dans l’embryon de lapin. Ces résultats montrent que le continuum de pluripotence chez le lapin est très similaire à celui des autres espèces de mammifères euthériens, là où celui de la souris possède de nombreuses particularités. Ces informations offrent également de nouvelles pistes dans l’étude de la pluripotence in vitro. L’hétérochromatine et le cycle cellulaire semblent ainsi être des cibles prometteuses dans la manipulation de PSC de lapin. J’ai pu réaliser des expériences préliminaires à l’aide d’inhibiteurs ciblant les enzymes favorisant la formation de l’hétérochromatine sur des embryons en culture. J’ai également utilisé ces inhibiteurs sur une lignée de PSC in vitro. Dans les deux cas, ces inhibiteurs ont permis de manipuler l’état de pluripotence des cellules traitées.

Pluripotent stem cells (PSC) are characterized by their abilities to self-renew and to differentiate into any somatic cell type. Many kinds of PSC have been derived from different mammalian species and using various culture conditions. However, they self-renew in different states of pluripotency, each with its own specificities. To better understand those differences, from one PSC line to another, it is necessary to look at the root of pluripotency: the peri-implantation embryo. Pluripotent embryonic cells go through a pluripotency continuum, the characteristics of which change during development. The various processes involved in the regulation of pluripotency in vivo are shared by PSC in vitro. In the rabbit, different PSC lines are available and self-renew at different levels of pluripotency. Rabbit pluripotent embryonic cells are easily accessible since implantation occurs lately in rabbits. Moreover, a great number of embryos can be harvested from a single rabbit. Rabbits are also phylogenetically close to rodents and primates. Finally, rabbit early embryonic development does not have many unique features compared to other studied mammals. However, the characteristics of the different processes regulating pluripotency during the pre-implantation development are relatively poorly defined compared to those of mice and primates. To fill this gap, I performed several transcriptomic analyses on rabbit pre-implantation embryos, completed by molecular analysis of their metabolism and epigenome. Thanks to those data, I could decipher the first embryonic lineages segregations, as well as the processes regulating the pluripotency continuum in the rabbit embryo. Those results show that the rabbit continuum of pluripotency is fairly similar to that of other eutherian mammals, while the mouse one as diverged a lot. That information also offers new avenues for the study of pluripotency in vitro. Heterochromatin and the cell-cycle seem to be promising targets to manipulate rabbit PSC. I conducted preliminary experiences using inhibitors of enzymes promoting the formation of heterochromatin on cultured rabbit embryos. I also used the same inhibitors on a rabbit PSC line in vitro. In both cases, those inhibitors had an impact on the pluripotency state of the treated cells.