Mots-Clés

différenciation notochorde pluripotence

Description

Titre du stage : Etude de la différenciation des cellules de notochorde et du développement du
disque intervertébral à l'aide de cellules souches pluripotentes induites humaines

Résumé du projet proposé :

Avec le mode de vie et le vieillissement de la population de nos sociétés modernes, environ 80% de la
population générale souffrira au moins une fois au cours de la vie de lombalgie. Il est estimé que 40%
des patients souffrent d’une lombalgie d’origine discogénique, majoritairement associée à la
dégénérescence du disque intervertébral (DIV). A ce jour, il n’y a pas de traitement efficace pour
contrecarrer la dégénérescence discale, qu’ils s’agissent de traitements pharmacologiques ou
chirurgicaux, ceux-ci n’abordent pas les causes de la maladie. Cette situation est largement due au
manque de connaissance des mécanismes cellulaires et moléculaires contrôlant le développement, la
croissance et la maturation du DIV au cours du développement embryonnaire et post-natal.
Notre objectif est d’étudier, chez l’homme, les éléments-clefs des mécanismes mis en jeu lors de la
différenciation des cellules de notochorde (NTC) progénitrices du disque, et du développement du DIV
à l’aide de cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSC) et de l’approche RNA-seq sur
cellules uniques (Single-Cell RNA sequencing). Ces travaux contribueront à l’amélioration de notre
compréhension de ces mécanismes fondamentaux chez l’homme permettra de proposer le
développement de projets translationnels novateurs pour la réparation ou la restauration du disque.
Les axes principaux du projet de recherche sont les suivants :
1- Etudier les étapes de différentiation et de maturation des NTC dérivées d’hiPSC
2- Décrypter les mécanismes moléculaires mis en jeu lors de la différenciation des NTC et de la
formation du DIV chez l’homme.
3- Obtenir une source de cellules avec des potentialités de régénération chez l’homme.

Dans ce contexte, une étude du transcriptome a été menée à partir de l’approche scRNAseq sur cellules
uniques à différentes étapes de la différenciation du lignage notochordal et de maturation
phénotypique des NTC. L’utilisation de l’approche « omique » et d’une analyse bio-informatique
permettra de décrypter les programmes génétiques impliqués dans le développement du lignage
notochordal et dans le control du phénotype cellulaire chez l’homme. Les données de séquençage
seront également comparées à d’autres jeux de données générés dans le cadre du projet européen
iPSpine (Horizon 2020 no. 825925), axé sur la médecine régénérative du DIV en utilisant des analyses
corrélatives afin d’identifier de nouveaux marqueurs présents dans les NTC dérivées d’hiPSC et dans
les cellules natives du disque.

Colombier P., Halgand B., Chédeville C., Chariau C., François-Campion V., Kilens S., Vedrenne N.,
Clouet J., David L, Guicheux J and Camus A. (2020). NOTO Transcription Factor Directs Human
Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Mesendoderm Progenitors to a Notochordal Fate. Cells 9:
509-533.
Meistermann D., Bruneau A., Loubersac S., Reignier A., Firmin J., François-Campion V., Kilens S.,
Lelièvre J., Lammers, Feyeux M., Hulin P., Nedellec S., Bretin B., Castel G., Allègre N., Covin S, Bihouée
A., Soumillon M., …and David L. (2021). Integrated pseudotime analysis of human pre-implantation
embryo single-cell transcriptomes reveals the dynamics of lineage specification. Cell Stem Cell
9:1625-1640.