Towards the generation of adrenocortical cells from pluripotent stem cells

Vers la génération de cellules corticosurrénales à partir de cellules souches pluripotentes A corticosurrénale(CS)est un organe central stéroïdogénique qui joue un rôle clé dans le maintien de l'homéostasie de l'organisme. Plusieurs maladies des surrénales(par exemple l'hyperplasie congénitale des surrénales(HCS))pourraient en principe être réparées en corrigeant la mutation (par exemple par recombinaison) ou en introduisant un transgène portant une forme sauvage du gène muté pour restaurer de façon permanente l'activité enzymatique. Les données de notre groupe et d'autres groupes démontrent un renouvellement rapide du cortex surrénalien. Ainsi, les cellules stéroïdogéniques(CSG) qui ont été génétiquement modifiées sont susceptibles d'être rapidement remplacées par amplification des progéniteurs pouvant encore porter la mutation. La correction génétique devra donc cibler les populations de cellules souches surrénaliennes(CSS)plutôt que les CSGs entièrement différenciées, et l'approche in vitro semble être la meilleure. En principe, deux voies alternatives pourraient être envisagées :1) Génération de IPSC à partir d'un patient, correction de la mutation et différenciation ultérieure vers la lignée surrénalienne avec transplantation dans la surrénalienne du patient.2) Isolement et culture de CSS, correction in vitro suivie d'une transplantation chez le patient. Le but de ce projet est d'établir un protocole pour la différenciation in vitro de cellules ES de souris(mESCs)en cellules progénitrices surrénaliennes.Pour atteindre cet objectif, j'ai décidé de développer une procédure de différenciation par étapes qui suit autant que possible le développement normal. Le primordium adréno-gonadique(AGP)se développe à l'interface du mésoderme intermédiaire antérieur et du mésoderme latéral. J'ai développé un protocole robuste qui permet la différenciation in vitro de mESC via l'état EpiSC et l'état de ligne primitive, en mésoderme intermédiaire antérieur et latéral. Une différenciation correcte a été démontrée par l'expression de marqueurs spécifiques du type cellulaire, notamment T pour la ligne primitive, Osr1, LIM1, PAX2, Foxf1, Prrx1 et WT1 pour la lignée du mésoderme. Les voies de signalisation qui sous-tendent la spécification des organes stéroïdogéniques ne sont pas encore bien établies. Pour mieux comprendre ce processus, nous avons établi une collaboration avec le professeur Serge Nef(Université de Genève),dont le laboratoire a réalisé des expériences RNA-Seq sur cellules uniques à des moments clé de la différenciation adréno-gonadique et de la séparation du AGP en AP et GP. En utilisant les informations extraites de cet atlas cellulaire, et en testant divers activateurs et inhibiteurs de voies, j'ai pu orienter davantage la différenciation vers le destin stéroïdogénique précoce, comme le démontre la régulation à la hausse de Nr5a1, un régulateur principal de la stéroïdogénèse. En testant une série de protéines de la matrice extracellulaire, j'ai pu montrer que la FN1 augmentait la production de cellules positives NR5A1. L'induction de la voie PKA a d’avantage augmenté les niveaux d'expression de NR5A1 dans ces conditions, tant au niveau de l'ARN que de la protéine ; mais toujours en nombre limité pour revendiquer une grande efficacité de protocole. En outre, la culture des cellules en 3D a induit Nr5a1 et d'autres marqueurs précoces de progéniteurs surrénaliens par rapport aux marqueurs gonadiques dans des conditions spécifiques. Des recherches supplémentaires sur les aspects clés de la différenciation in vitro sont nécessaires pour établir un protocole robuste d'organoïdes surrénaliens. Enfin, j'ai pu partiellement transposer le protocole aux hIPSC, dans lesquelles les cellules étaient correctement destinées à la lignée des progéniteurs stéroïdogéniques précoces. L'ensemble de ces résultats fournit une feuille de route pour la différenciation des cellules souches pluripotentes en progéniteurs surrénaliens et constituera la base de futurs travaux sur les thérapies de transplantation des maladies surrénaliennes.