Tout au long de notre vie, un petit pool de cellules souches/progénitrices hématopoïétiques (HSPC) assure la production stable d’un large éventail de cellules sanguines et immunitaires dans notre corps. Les chercheurs du RIKEN ont maintenant découvert comment ces cellules préservent leur capacité à se développer en différentes cellules, même après de nombreuses années et d’innombrables cycles de division cellulaire. Leurs recherches sont publiées dans Communication Nature.
L’expression des gènes est en partie contrôlée par des changements dans l’organisation de la chromatine, un complexe serré d’ADN et de protéines. Par exemple, la chromatine peut interagir avec un assemblage multi-protéique connu sous le nom de complexe répressif polycomb 1 (PRC1). Cela réduit au silence les gènes voisins en modifiant chimiquement les histones, les unités de base du conditionnement de l’ADN.
La preuve que PRC1 aide à établir et à préserver l’identité HSPC – en veillant à ce que ces progéniteurs ne commencent pas à se développer en cellules plus spécialisées sur le plan fonctionnel – a intrigué Tomokatsu Ikawa du RIKEN Center for Integrative Medical Sciences (IMS) et de l’Université des sciences de Tokyo.
« Cependant, PRC1 forme au moins six complexes », explique Ikawa. « Et les différences dans les différentes protéines partenaires impliquées peuvent modifier profondément la façon dont elles affectent l’expression des gènes. »
Maintenant, l’importance d’un complexe formé par PRC1 avec la protéine PCGF1 a été mise en évidence dans une analyse minutieuse des HSPC de souris par une équipe dirigée par Ikawa et Haruhiko Koseki, basés à la fois à l’IMS et à l’Université de Chiba.
De manière significative, ce complexe PRC1-PCGF1 contribue également à assurer l’incroyable flexibilité de développement des cellules souches embryonnaires, qui peuvent se transformer en n’importe quel autre type de cellule dans le corps.
Les chercheurs ont également déterminé comment le complexe aide à préserver l’identité des HSPC pendant la division cellulaire. Dans le cadre de ce processus, chaque chromosome se réplique pour produire suffisamment d’ADN pour deux nouvelles cellules « filles ». Mais l’ADN nouvellement synthétisé n’a pas l’organisation de la chromatine et les modifications présentes dans l’ADN parental.
C’est là qu’intervient PRC1-PCGF1. Il interagit avec la réplication active des chromosomes et coordonne la formation de modèles de chromatine qui garantissent que les cellules filles conservent les mêmes modèles d’expression génique que la cellule mère.
En conséquence, la perte de PCGF1 dans ces cellules tend à les amener à se différencier en divers sous-types de cellules immunitaires. « PCGF1 est nécessaire pour s’assurer que la conformation appropriée de la chromatine est héritée après la réplication de l’ADN », explique Ikawa.
Bien que ces découvertes constituent une étape importante vers la compréhension des voies moléculaires régissant le développement des cellules sanguines, elles ne font qu’effleurer la surface de la complexité sous-jacente. Ikawa et ses collègues démêlent maintenant comment PRC1 agit avec d’autres protéines de la famille PCGF1 dans le contexte des HSPC.
« Par exemple, PCGF4 est important pour maintenir l’identité des HSPC, alors que d’autres PCGF semblent être essentiels à la différenciation des HSPC », explique Ikawa.
Plus d’information:
Junichiro Takano et al, PCGF1-PRC1 relie la répression de la chromatine à la réplication de l’ADN lors de l’engagement de la lignée cellulaire hématopoïétique, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-34856-8