De l'aorte primitive à l'aorte définitive : angioblastes et hémangioblastes au cours de l'hématopoïèse

From the primitive to the definitive aorta: angioblasts and hemangioblasts during aortaassociated haematopoiesis

¹ UPMC, CNRS UMR7622, Laboratoire de Biologie du Développement, Bat. C, 6ème étage, Case 24, 9, quai Saint-Bernard, 75252 Paris Cedex 05 France
² Laboratoire d'Embryologie cellulaire et moléculaire du CNRS et du Collège de France, 49bis, avenue de la Belle Gabrielle, 94130 Nogent-sur-Marne

Auteur de correspondance : jaffredo@ccr.jussieu.fr

Reçu : 1 Février 2005

Résumé

L'hématopoïèse aortique est un mécanisme transitoire, extrêmement conservé dans toutes les classes de vertébrés. Elle est caractérisée par la production de véritables Cellules Souches Hématopoïétiques (CSH) qui naissent à partir de l'endothélium ventral du vaisseau par modification phénotypique des Cellules Endothéliales (CE). Ces CSH colonisent alors les organes hématopoïétiques définitifs. Nous nous sommes interrogés sur les mécanismes mis en place pour maintenir l'intégrité vasculaire pendant cette étape de production hématopoïétique. Il a été précédemment démontré que la vascularisation embryonnaire est assurée par deux contingents distincts de CE. L'un issu de la splanchnopleure, donnant des CE et des cellules hématopoïétiques (CH), l'autre provenant du somite et ne fournissant que des CE. Nous avons, à l'aide du modèle de greffe interspécifique caille/poulet, étudié la formation de l'aorte avant, pendant et après l'hématopoïèse. Nous avons pu montrer que 1) avant l'hématopoïèse le toit de l'aorte, initialement d'origine splanchnopleurale, est entièrement colonisé par des CE provenant des somites. Ce vaisseau subit donc un premier remodelage qui aboutit à la formation d'un nouveau toit et de nouveaux côtés constitués de CE d'origine somatopleurale alors que le cadran ventral reste formé par des hémangioblastes issus de la splanchnopleure ; 2) pendant l'hématopoïèse, les CE somitiques commencent à coloniser la partie ventrale du vaisseau. Cette colonisation s'effectue par intercalation des CE sous les bourgeonnements de CSH ; 3) après l'hématopoïèse, les hémangioblastes aortiques ont disparu du plancher de l'aorte et sont remplacés par les CE somitiques. L'aorte subit donc un deuxième remodelage qui conduit à rendre la totalité des CE du vaisseau d'origine somitique ; 4) enfin, nous avons identifié une nouvelle population cellulaire issue du somite qui contribue à l'élaboration de la tunique musculaire lisse. Cette population colonise l'aorte de manière distincte des CE. Cette dichotomie a été confirmée par des expériences de traçage cellulaire, à l'aide de vecteurs rétroviraux nonréplicatifs, qui démontrent que les CE aortiques ne produisent pas de cellules musculaires lisses. Ces résultats apportent un éclairage nouveau sur la production hématopoïétique de l'aorte et le devenir de l'endothélium hémogénique. Ils fournissent aussi des explications sur la nature transitoire de l'hématopoïèse aortique, observée dans toutes les classes de vertébrés.

Abstract

Intra-aortic haematopoiesis is a transient phenomenon, present in all the vertebrate species examined. Aorta-associated haematopoiesis produces Haematopoietic Stem Cells (HSC) that emerge from the ventral aortic endothelium through endothelial cells (EC) that switch to HSC. HSC emergence is followed by the colonization of definitive haematopoietic organs. Since intra-aortic haematopoiesis is born from EC of the aortic floor, we wondered how vascular integrity was maintained during haematopoietic production. Transplantation experiments have brought about evidence according to which two distinct endothelial lineages contribute to the embryonic vasculature. One comes from the splanchnic mesoderm and gives rise to EC and haematopoietic cells (HC). The other originates from the somite and is restricted to EC differentiation. We have used interspecific quail/chick grafts to study aortic organogenesis during the course of haematopoiesis. We demonstrate that: 1) before haematopoiesis, the aorta, originally entirely of splanchnic origin, is colonized by EC from the somite. This colonization contributes to create a new roof and sides, which are hence formed by somite-derived EC whereas the floor is contributed by splanchnopleural-derived EC; 2) as haematopoiesis proceeds, somite-derived EC begin to colonize the aortic floor and are found beneath HSC clusters; 3) after haematopoiesis, aortic hemangioblasts disappear from the endothelium and are replaced by somite-derived EC. At this stage, the whole aortic endothelium is derived from somitic cells; 4) we have identified a new cell population from the somite that contributes to the vascular smooth muscle cells (VSMC). This population appears distinct from the somite-derived EC. Using lineage tracing with non-replicative retroviral vectors, we show that EC do not give rise to VSMC as previously thought. Taken together, our results bring about new lights on aorta morphogenesis and the timerestricted production of haematopoiesis.