La pluripotence et la reprogrammation nucléaire induite chez les vertébrés: nouvelles perspectives^⋆⋆

Pluripotency and induced Nuclear Reprogramming in Vertebrates: new perspectives

¹ Institut de Biologie du Développement de Marseille Luminy, CNRS UMR 7288, case 907, campus de Luminy, 13009 Marseille, France
² Département Régulations, Développement et Diversité Moléculaire, CNRS UMR 7221, Muséum National d’Histoire Naturelle (MNHN), CP No. 32, 7 rue Cuvier, 75231 Paris Cedex 5, France

Auteur correspondant : Pierluigi Scerbo, pierluigi.scerbo@univ-amu.fr

Reçu : 28 Mai 2013

Résumé

Chez les vertébrés, le statut pluripotent d’une cellule est une étape transitoire du développement. Une cellule pluripotente peut acquérir théoriquement l’ensemble des destins cellulaires de l’organisme. Pendant les dynamiques ontogénétiques, la perte de la pluripotence est associée à l’acquisition progressive d’un programme génétique spécifique déterminaé` la fois par les instructions reçues et par la position de la cellule au sein de l’organisme. Les cellules souches embryonnaires (ESCs) pluripotentes peuvent être isolées et cultivées indéfiniment. Chez les mammifères, grâce à l’utilisation des cellules souches embryonnaires, il a été possible identifier les facteurs qui sont impliqués dans l’établissement et le maintien de l’état pluripotent. Cette revue a pour objectif de faire le point sur les avancées scientifiques majeures établies dans la compréhension de la pluripotence cellulaire, ainsi que sur l’implication des acteurs moléculaires dans cette régulation et leur conservation fonctionnelle au cours de l’évolution. Nous mettrons l’accent sur les nouveautés conceptuelles apportées par les différents modèles vertébrés, dans l’étude de la transition cellulaire d’un statut pluripotent vers un statut différencié. Dans ce contexte, nos analyses fonctionnelles ont permis d’éclaircir comment le réseau moléculaire de la pluripotence peut être contrôlé par des composantes génétiques alternatives pendant l’embryogénèse des vertébrés. Enfin nous aborderons les futures applications fondamentales et cliniques que peuvent offrir les cellules pluripotentes, la reprogrammation par transfert de noyau somatique (SCNT), la reprogrammation nucléaire induite in vitro et la perspective d’une application in vivo. Nos résultats issus du premier essai de reprogrammation nucléaire induite in vivo chez le xénope ouvrent des nouvelles possibilités sur l’étude et la compréhension de la plasticité du phénotype cellulaire dans un contexte intégré. Nos études visent à encourager des approches cliniques alternatives pour l’aboutissement de la régénération tissulaire directement in situ.

Abstract

Pluripotency is a transitory state during vertebrate development. A pluripotent cell can theoretically acquire all cell fates of the organism. During ontogenetic dynamics, loss of pluripotency is associated with a progressive acquisition of a specific genetic program, which is determined both by instructions received and by cell position in the whole organism. Pluripotent embryonic stem cells can be isolated and cultured in vitro indefinitely. Using mammalian embryonic stem cells (ESCs), it has been possible to identify the factors involved in the establishment and maintenance of pluripotency state. In this review, we will describe recent scientific advances in the understanding of pluripotency, the molecular actors involved in such a regulation and their functional conservation during evolution. We shall focus on new concepts, obtained from the study of vertebrate model organisms, to shed light on the cell transition from pluripotency to differentiated state, and shall recapitulate fundamental and clinical applications of pluripotent cells, of “somatic cell nuclear transfer” (SCNT), of induced nuclear reprogramming in vitro and future perspectives of in vivo applications. Our results, in the xenopus, concerning the first in vivo induced nuclear reprogramming might open new perspectives about the understanding of cell plasticity in an integrated context. Our analyses sought to encourage new and alternative clinical approaches to achieve in situ tissue regeneration.