Embryo colonization and chimeric competence of pluripotent stem cells : a study in mice, rabbits and chimpanzees
Colonisation embryonnaire et compétence chimérique des cellules souches pluripotentes : étude chez la souris, le lapin et le chimpanzé
Résumé
Naïve pluripotent stem cells (PSC) possess the ability to re-enter normal development and generate chimeric fetuses in rodents. However, naïve PSCs from non-rodent species exhibit a significantly less efficient capacity to colonize embryos. Currently, our understanding of the mechanisms involved in chimera formation is limited. The project aimed to decipher these mechanisms. Firstly, we focused on hallmarks of chimeric competent PSCs. In the lab, we obtained chimeric competent PSCs in rabbit and chimpanzee that we analyzed by RNA sequencing analysis to identify the molecular signature of chimeric competent PSCs. We showed that rabbit, chimpanzee as well as mouse PSCs enhance PI3K/AKT signaling, downregulate Hippo signaling and modulate cellular interactions and regulation of cytoskeleton. Secondly, we investigated mechanisms taking place during embryo colonization by PSCs. To this aim, we performed a single-cell RNA sequencing analysis of rabbit embryos colonized by chimpanzee and mouse PSCs. The analysis revealed that injected PSCs increased PI3K/AKT signaling and other signaling pathways involved in cell junction, cell adhesion, and cytoskeleton regulations, suggesting interactions between host embryo cells and injected PSCs. This analysis also revealed that part of the host epiblast is replaced by injected PSCs without any changes of the host cells’ identity. To conclude, during colonization, PSC and cells from the host embryos interact and communicate for efficient colonization.
Les cellules souches pluripotentes (PSC) naïves ont la capacité de réintégrer le développement embryonnaire normal et de produire des fœtus chimériques chez les rongeurs. Cependant, les PSC naïves provenant d'espèces autres que les rongeurs présentent une capacité nettement moins efficace à coloniser les embryons. Actuellement, notre compréhension des mécanismes impliqués dans la formation des chimères est limitée. Le projet avait pour objectif de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans la capacité des PSC à coloniser l’embryon pré-implantatoire. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés aux caractéristiques spécifiques des PSC capables de coloniser. Au laboratoire nous avons obtenus des lignées de PSC de lapin et une lignée de PSC de chimpanzé capable de coloniser l’embryon pré-implantatoire de lapin. Nous avons alors séquencé et analysé le transcriptome de ces lignées de PSC de lapin et de chimpanzé pour identifier les caractéristiques moléculaires des PSC capables de coloniser. Ainsi, nous avons montré que les PSC capables de coloniser active la signalisation PI3K, répriment la signalisation Hippo et modulent les voies impliquées dans les interactions cellulaires et la régulation du cytosquelette. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés aux mécanismes moléculaires intervenant durant la colonisation de l’embryon par les PSC. Pour cela, nous avons séquencé des embryons de lapin chimériques 48h après injection de PSC de chimpanzé ou de souris capables de coloniser. L’analyse du transcriptome des PSC injectées a révélé une augmentation de la signalisation PI3K/AKT ainsi que des voies de signalisations impliquées dans les jonctions cellulaires, les adhésions cellulaires et les régulations du cytosquelette, suggérant des interactions hôte-PSC injectés. De plus, l’analyse a également révélé qu’une partie de l’épiblaste de l’embryon hôte est composé de PSC injectées sans altération de l’identité de l’hôte. En conclusion, lors de la colonisation, les PSC et les cellules de l’embryon hôte interagissent et communiquent pour harmoniser leur développement.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
|---|