Déchiffrer le réseau moléculaire contrôlant la pluripotence du porc

Deciphering the molecular network controlling pig pluripotency

• Auteur / Autrice : Adrien Dufour
• Direction : Hervé Acloque, Jérôme François Nicolas Artus
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie du développement
• Date : Soutenance le 20/06/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GABI - Génétique animale et Biologie intégrative
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Sandrine Lagarrigue
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Lavial, Laurent David, Michel Cohen-Tannoudji, Alice Jouneau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Lavial, Laurent David

Mots clés

Mots clés contrôlés

Développement embryonnaire

Cellules souches pluripotentes

Régulation de l'expression des gènes au cours du développement

Porc

Méthylome

Transcriptome

Analyse en cellule unique

Mots clés libres

Cellule souche pluripotente

Cellule unique

Cochon

Transcriptome

Épigénome

Pluripotent stem cells

Single cell

Pig

Transcriptomics

Epigenomics

Résumé

Les changements globaux actuels nous obligent à repenser nos systèmes de production et la manière dont nous sélectionnons et phénotypons les animaux. L'utilisation des cellules souches pluripotentes capables de s'autorenouveler et de se différencier en une multiplicité de types cellulaires est un atout qui permettra de mieux évaluer des phénotypes difficilement mesurables en élevage. Pour améliorer nos connaissances sur la biologie des cellules pluripotentes porcines, j'ai réalisé une analyse du transcriptome à l'échelle de la cellule-unique sur des embryons porcins. Cette analyse m'a permis d'identifier de nouvelles sous-populations cellulaires dans les tissus extra-embryonnaires, de mettre en évidence des voies de signalisation et des interactions cellulaires propres à chaque population et de les relier à des modules de régulation génique. À partir de ces données et de la bibliographie, nous avons pu dériver et amplifier des lignées cellules souches embryonnaires porcines (pESC). J'ai ensuite réalisé une analyse du transcriptome et de l'épigénome à l'échelle de la cellule sur des embryons porcins et nos lignées pESC, me permettant de faire le lien entre les différences épigénétiques et transcriptionnelles des populations embryonnaires et d'étudier leur évolution au cours du développement. J'ai également pu comparer le phénotype des pESC à l'épiblaste de l'embryon porcin, ce qui m'a permis d'identifier leurs différences et similarités pour les voies de signalisation et les modules de régulation génique. J'ai également mis en évidence dans les lignées ESCs deux sous-populations présentant des signatures épigénétiques et des modules de régulation génique spécifiques. L'ensemble de ces résultats a permis de mettre en évidence l'importance des interactions cellulaires pour le développement de l'embryon et pour la biologie des cellules pluripotentes et d'identifier de nouveaux modules de régulation génique associés à la pluripotence. Enfin, l'identification de deux sous-populations cellulaires pluripotentes dans nos cultures soulèvent la question de l'hétérogénéité de ces lignées et des conséquences possibles sur leur devenir et leur potentiel.

Current global changes are forcing us to rethink our production systems and the way we select and phenotype animals. The use of pluripotent stem cells capable of self-renewal and differentiation into a multiplicity of cell types is an asset that will make it easier to assess phenotypes that are difficult to measure in livestock farming. To improve our knowledge of the biology of porcine pluripotent cells, I carried out a transcriptome analysis at the single-cell level on porcine embryos. This analysis enabled me to identify new cellular subpopulations in extra-embryonic tissues, to highlight signalling pathways and cellular interactions specific to each population, and to link them to gene regulation modules. Based on these data and the literature, we were able to develop a culture medium for the amplification and maintenance of porcine embryonic stem cells (pESC). I then carried out a transcriptome and epigenome analysis at cell level on porcine embryos and our pESC lines, enabling me to establish the link between epigenetic and transcriptional differences between embryonic populations and to study their evolution during development. I was also able to compare the phenotype of pESCs with the epiblast of the porcine embryo, which enabled me to identify their differences and similarities in terms of signalling pathways and gene regulation modules. I also identified two subpopulations in the ESC lines with specific epigenetic signatures and gene regulatory modules. Taken together, these results highlighted the importance of cell-cell interactions for embryo development and pluripotent cell biology, and identified new gene regulatory modules associated with pluripotency. Finally, the identification of two pluripotent cell subpopulations in our cultures raises the question of the heterogeneity of these cell lines and the possible consequences for their fate and potential.