Implication de la phosphatase Wip1 induite par le stress dans la régulation de la pluripotence et la différenciation des cellules souches

Implication of stress-induced Wip1 phosphatase in regulation of pluripotency and differentiation of stem cells

• Auteur / Autrice : Bogdan Grigorash
• Direction : Carmen Garrido, Oleg Demidov
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 06/02/2023
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Lipides, Nutrition, Cancer (LNC) (Dijon)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)
• Jury : Président / Présidente : Évelyne Kohli
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Slimane Ait-Si-Ali
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Svetlana Dokudovskaya, Oleg Timofeev

Mots clés

Mots clés contrôlés

Embryons

Cellules souches

Cellules somatiques

Mots clés libres

Wip1

Pluripotence

Différenciation

Pluripotency

Wip1

Differentiation

Résumé

Malgré les progrès de la reprogrammation à quatre facteurs (4F) dans un état pluripotent, une feuille de route pour la conversion directe des cellules somatiques en un état de type totipotent défini comme la capacité de produire tous les types de cellules d'un organisme, y compris les tissus extra-embryonnaires, n'est pas bien établie. En utilisant des approches génétiques et chimiques pour manipuler les cellules sénescentes, nous avons constaté ici que l'élimination des cellules p16High entraînait une reprogrammation induite par 4F des cellules somatiques en cellules souches de type totipotent. Ces cellules exprimaient des marqueurs à la fois de la pluripotence et de l'état embryonnaire à 2 cellules (2C), formaient facilement des structures de type blastocyste compétentes pour l'implantation, des blastoïdes et, après l'agrégation de la morula, contribuaient aux lignées embryonnaires et extraembryonnaires chez les embryons E12.5. Nous avons identifié la régulation dépendante de la sénescence de la nicotinamide N-méthyltransférase (NNMT) comme un mécanisme clé contrôlant les niveaux de S-adénosyl-L-méthionine (SAM) pendant la reprogrammation induite par 4F qui était nécessaire pour l'expression des gènes 2C et l'acquisition d'un extraembryonnaire. potentiel. Fait important, une reprogrammation partielle de 4F chez des souris âgées uniquement en conjonction avec une déplétion in vivo des cellules p16High a pu inverser de manière significative plusieurs marqueurs cellulaires du vieillissement dans le foie. Nos résultats montrent que la présence de cellules sénescentes p16High limite la plasticité cellulaire lors de la reprogrammation 4F, tandis que leur déplétion peut favoriser la totipotence et la plasticité cellulaire in vitro et in vivo.

Despite advances in four factor (4F) reprogramming into a pluripotent state, a roadmap for direct conversion of somatic cells into a totipotent-like state defined as the ability to produce all cell types of an organism, including extraembryonic tissues, is not well established. Using genetic and chemical approaches to manipulate senescent cells, here we found that removal of p16High cells resulted in 4F-induced reprogramming of somatic cells into totipotent-like stem cells. These cells expressed markers of both pluripotency and the 2-cell (2C) embryonic state, readily formed implantation-competent blastocyst-like structures, blastoids, and following morula aggregation, contributed to embryonic and extraembryonic lineages in E12.5 embryos. We identified senescence-dependent regulation of nicotinamide N-methyltransferase (NNMT) as a key mechanism controlling the S-adenosyl-L-methionine (SAM) levels during 4F-induced reprogramming that was required for expression of the 2C genes and acquisition of an extraembryonic potential. Importantly, a partial 4F reprogramming in old mice only in conjunction with in vivo depletion of p16High cells was able to significant reverse several cellular markers of aging in the liver. Our results show that the presence of p16High senescent cells limit cell plasticity during 4F-reprogramming, while their depletion can promote totipotency and cellular plasticity in vitro and in vivo.