Spécification des destins cellulaires chez la souris

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Nous étudions les bases moléculaires de la spécification des lignages cellulaires chez les mammifères. Les études menées chez l’embryon de souris ont montré que toutes les voies de signalisation majeures sont impliquées. Ces voies participent aussi à la maintenance et au renouveau des tissus chez l’adulte, des fonctions qui sont en causes dans de nombreuses pathologies. L’étude de leur implication et de leurs interactions pendant le développement embryonnaire, lorsque l’organisme est encore relativement simple, est donc particulièrement pertinente pour comprendre leur rôle plus tard, dans des contextes plus complexes.    

Nos études sont centrées sur NODAL, une molécule signal qui joue un rôle important au cours du développement. NODAL est un membre de la famille des TGFß. Son signal est transmis par ce que l’on appelle la voie de signalisation ACTIVIN/NODAL, qui dépend des facteurs cytoplasmiques SMAD2 et 3. Le gène Nodal est requis pour la mise en place des axes embryonnaires. Il est aussi requis pour la spécification et la maintenance de diverses identités cellulaires, aussi bien embryonnaires qu’extra-embryonnaires. Plusieurs de ces types cellulaires ont en commun d’être motiles. Le locus Nodal a été l’objet de nombreuses études, ses enhancers ont été identifiés et caractérisés, et c’est devenu un modèle pour comprendre comment diverses influences (signaux TGFß, WNT and NOTCH, facteurs de pluripotence, etc…) sont intégrées au niveau des séquences régulatrices et font qu’un certain gène est exprimé dans une certaine cellule à un moment donné.
Alors que l’on en sait beaucoup sur le rôle de NODAL au cours du développement, son rôle chez l’adulte n’a pas été beaucoup étudié, bien que son expression y ait été détectée dans quelques tissus. Il est notamment exprimé dans des tissus qui sont renouvelés ou remodelés de façon périodique sous le contrôle de stimuli hormonaux, tels l’endomètre et la glande mammaire. Chez l’homme, l’expression de NODAL a été détecté dans les cellules tumorales de différents types de cancers, et elle a été associé à leur plasticité et à leur comportement invasif, suggérant que son rôle dans ce contexte reflète ce que l’on sait de ses fonctions dans les tissus  adultes et embryonnaires.
Nous employons actuellement une combinaison d’approches de génétique, de biochimie et d’imagerie pour étudier le rôle de NODAL pendant la spécification et la différenciation des premiers lignages cellulaires, aussi bien chez l’embryon de souris que dans des modèles de culture in vitro reposant sur l’utilisation de cellules souches embryonnaires. Nous utilisons les mêmes approches pour étudier le rôle et la régulation de NODAL pendant la progression tumorale dans un modèle cellulaire de mélanome humain. Nous avons aussi établi des collaborations importantes avec des biophysiciens, qui nous permettent d’accéder à une expertise précieuse en microfabrication, microfluidique, analyse d’image, utilisation de micropatterns adhésifs et analyse de données omiques.

Mots clés
Embryon de souris, cellules souches embryonnaires, mélanome humain, signalisation ACTIVINE/NODAL, régulation de l’expression génétique, enhancers, pluripotence.

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Sélection de publications

Souilhol C*, Perea-Gomez A*, Camus A, Beck-Cormier S, Vandormael-Pournin S, Escande M, Collignon J and Cohen-Tannoudji M. (2015). Notch activation interferes with cell fate specification in the gastrulating mouse embryo. Development 142, 3649-3660.
Abstract

Cajal M, Creuzet S, Papanayotou C, Sabéran-Djoneidi D, Chuva de Sousa Lopes SM, Zwijsen A, Collignon J and Camus A. (2014). A conserved role for non-neural ectoderm cells in early neural development. Development 141, 1-12.
Abstract

Papanayotou C and Collignon J. (2014). Activin/Nodal signalling before implantation: setting the stage for embryo patterning. Phil. Trans. R. Soc. B 369: 20130539.
Abstract

Papanayotou C, Benhaddou A, Camus A, Perea-Gomez A, Jouneau A, Mezger V, Langa F, Ott S, Sabéran-Djoneidi D, Collignon J. (2014). A novel Nodal enhancer dependent on pluripotency factors and Smad2/3 signaling conditions a regulatory switch during epiblast maturation. PLoS Biol 12(6): e1001890.
Abstract

Mazari E, Zhao X, Migeotte I, Collignon J, Gosse C, Perea-Gomez A. (2014). A microdevice to locally electroporate embryos with high efficiency and reduced cell damage. Development 141, 2349-59.
Abstract

Cajal M, Lawson KA, Hill B, Moreau A, Rao J, Ross A, Collignon J, Camus A. (2012). Clonal and molecular analysis of the prospective anterior neural boundary in the mouse embryo. Development 139, 423-36.
Abstract

Granier C*, Gurchenkov V*, Perea-Gomez A, Camus A, Ott S, Papanayotou C, Iranzo J, Moreau A, Reid J, Koentges G, Sabéran-Djoneidi D, Collignon J. (2011). Nodal cis-regulatory elements reveal epiblast and primitive endoderm heterogeneity in the peri-implantation mouse embryo. Dev Biol 349, 350-62.
Abstract

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