Abstract EN:

Au cours de l'embryogenèse précoce, au stade gastrula du développement, le BMP-4 qui est un morphogène de la superfamille des TGF-β, a un rôle clé dans la mise en place des territoires épidermique et neuronal dans l'embryon. Crucial pour le choix entre un destin épidermique ou neuronal des cellules ectodermiques, il induit par son action directe la différenciation épidermique alors que l'inhibition de son activité entraîne la différenciation du neuroectoderme. Plusieurs études in vitro ont montré que le BMP-4 inhibe la différenciation neuronale au profit de la différenciation épidermique mais les évènements moléculaires ainsi que les gènes impliqués dans ces évènements au cours du développement sont largement inconnus. L'ectoderme non neuronal est constitué d'une seule couche de cellules épithéliales exprimant les cytokératine 8 et 18. L'engagement vers la différenciation épidermique et la stratification se caractérisent par l'apparition des marqueurs épidermiques telles que les cytokératines 5 et 14. La protéine p63, un homologue de p53, a un rôle crucial, non seulement dans les étapes d'initiation de l'engagement épidermique, mais dans le maintien et la régénération de l'épiderme. Néanmoins de nombreuses questions restent à clarifier sur les fonctions exactes des différentes isoformes de ce gène dans les étapes précoces du développement épidermique. Le modèle des cellules souches embryonnaires (ES) est l'outil idéal pour l'étude des mécanismes impliqués dans l'inhibition neuronale et l'engagement épidermique au cours du développement précoce. Ces cellules, issues de la masse interne du blastocyste, ont en effet les propriétés, notamment, d'être pluripotentes, de proliférer indéfiniment sans modification du patrimoine génétique et d'être facilement modulables pour un ou plusieurs gène(s) donné(s). Elles permettent donc d'identifier toutes les étapes aboutissant à la formation d'un type cellulaire. L'étude qui a fait l'objet de mon travail de thèse a eu pour but de comprendre, grâce à la technologie des cellules ES, les mécanismes moléculaires à l'origine de l'inhibition neuronale induite par le BMP-4 et d'identifier les gènes qui sont impliqués dans le développement précoce de l'épiderme. Pour cela nous avons mis au point des conditions de culture efficaces qui favorisent la différenciation neuronale des cellules ES et nous démontrons pour la première fois, par différentes approches expérimentales, que le signal délivré par le BMP4 aboutit à une atteinte mitochondriale des cellules en différenciation et induit l'apoptose caspase dépendante de ces cellules, et ce de manière dose dépendante. De manière remarquable, l'effet pro-apoptotique du BMP-4 cible les cellules SOX-1 positives, cellules qui sont engagées très précocement dans une différenciation neuronale. Nous montrons également que le signal délivré par le BMP4 passe par la voie des Smads et induit l'expression de gènes tels que Msx1 et Msx2. D'autres part, nous montrons que le BMP-4 induit consécutivement l'expression des marqueurs de la différenciation ectodermique comme les cytokératines 8 et 18 et les marqueurs de la différenciation épidermique comme les cytokératines 5 et 14. Au cours de cet engagement épidermique des cellules ES, nous montrons que le BMP-4 induit la transcription et l'expression de l'isoforme ΔNp63 dans les cellules épithéliales et épidermiques nouvellement différenciées. Le profil d'expression et le rôle de p63 dans la différenciation neuro-épidermique des cellules ES seront discutés. Les résultats obtenus montre que les cellules ES se différencient in vitro selon un programme génétique similaire à celui qui régit le développement embryonnaire in vivo. Ce modèle nous a permis de comprendre et de caractériser le rôle central que tient le BMP4 dans l'engagement neuroectodermique. L'analyse des gènes (connus et inconnus) modulés par le BMP4 au cours de l'engagement kératinocytaire nous permettra d'identifier les acteurs responsables de cette différenciation.