La cartographie du paysage de la chromatine révèle les déterminants de l’identité des cellules souches placentaires

Les biologistes du RIKEN ont cartographié les principales caractéristiques du paysage chromosomique qui verrouillent l’identité des cellules souches qui donnent naissance au placenta de la souris. Cela pourrait aider la recherche sur la fonction placentaire et la médecine reproductive.

Le placenta est un organe unique à bien des égards. Il ne se trouve que chez les mammifères, ne se forme que pendant la grossesse et est jeté après avoir atteint son objectif. Ce caractère distinctif peut être attribué aux cellules souches à partir desquelles il se développe. Connues sous le nom de cellules souches trophoblastiques (TSC), elles présentent des caractéristiques très différentes de celles qui forment l’embryon.

En effet, les TSC sont l’un des très rares types de cellules qui ne peuvent pas être utilisées pour le transfert nucléaire de cellules somatiques – une procédure standard pour générer des clones en implantant le noyau d’une cellule donneuse dans un ovocyte dont le propre noyau a été retiré.

« Je m’intéresse depuis longtemps au processus qui donne naissance aux TSC », déclare Atsuo Ogura du RIKEN BioResource Research Center. « Elles divergent des cellules de la lignée embryonnaire dès quelques jours après la fécondation, se développent indépendamment et terminent leur rôle à la naissance. »

L’ADN chromosomique est enroulé autour de complexes de protéines histones, formant un matériau appelé chromatine. L’organisation et les propriétés chimiques de cette chromatine peuvent affecter profondément l’expression des gènes. Ogura et ses collègues ont donc entrepris d’examiner si les caractéristiques de la chromatine TSC pourraient contribuer à l’identité distinctive de ces cellules et à leur incompatibilité avec le transfert nucléaire des cellules somatiques.

Les chercheurs ont effectué une analyse comparative de la chromatine dans les cellules souches embryonnaires et les TSC de souris. Ils se sont penchés sur la distribution des structures de la chromatine ainsi que sur les schémas de méthylation des histones, une modification chimique ayant une influence particulièrement importante sur l’activité transcriptionnelle locale.

Curieusement, l’équipe a noté que les chromosomes des précurseurs embryonnaires précoces et trophoblastiques sont initialement enrichis en hétérochromatine, une forme dense de chromatine, et présentent un profil de méthylation distinctif.

Mais alors que les TSC conservent ces caractéristiques, Ogura note que « les cellules de la lignée embryonnaire reprogramment ces régions après l’implantation pour permettre une différenciation diversifiée ».

Son équipe a également confirmé que les modèles de chromatine observés dans les TSC interfèrent directement avec le clonage.

Cependant, lorsque les chercheurs ont soumis les TSC à une manipulation génétique qui a modifié leur profil de méthylation des histones, les noyaux de ces cellules se sont soudainement révélés aptes au transfert nucléaire des cellules somatiques. Ces résultats, publiés dans Gènes & Développementconfirment ainsi l’importance de ces modifications chromosomiques comme déterminant de l’identité des TSC.

Il y a un intérêt considérable à développer de meilleures stratégies pour cultiver les TSC, à la fois dans la recherche et la médecine reproductive. En comprenant mieux les caractéristiques qui définissent ces cellules au cours du développement embryonnaire naturel, Ogura anticipe la possibilité de générer des TSC cultivées en laboratoire qui peuvent s’intégrer de manière transparente dans le tissu placentaire fonctionnel.