CNRS : Des cellules souches au muscle squelettique : les étapes essentielles décryptées

Une équipe de l’Institut Pasteur associée au CNRS a fait une avancée déterminante dans la compréhension du devenir des cellules souches du muscle squelettique. Les chercheurs ont pu mettre en évidence, à l’aide de marqueurs génétiques spécifiques, quatre étapes caractéristiques qui jalonnent le développement des cellules musculaires à partir d’une population de cellules souches qu’ils ont identifiée. Cette découverte a des implications très importantes pour le développement de thérapies cellulaires utilisant ces cellules souches musculaires pour lutter contre les myopathies.

Les thérapies cellulaires consistent à remplacer des cellules anormales ou disparues par des cellules saines. Depuis quelques années, de nouveaux espoirs en ce domaine sont nés de l’émergence des travaux sur les cellules souches.

Ces cellules ont pour rôle la mise en place et le développement de tous les organes et tissus, ainsi que leur maintien, au sein d’un organisme. Leur utilisation thérapeutique implique que l’on maîtrise toutes les étapes de leur maturation vers le type cellulaire nécessaire pour réparer une lésion. C’est dans cette perspective que de nombreux laboratoires étudient les cellules souches du muscle squelettique et tentent de déterminer leur potentiel régénératif. Ainsi les équipes de Shahragim Tajbakhsh et de Margaret Buckingham (Institut Pasteur-CNRS) avaient récemment décrypté des évènements très précoces conduisant les cellules souches à se spécialiser en cellules musculaires (1).

Dans un travail publié le 15 juin dans Genes and Developpment, Shahragim Tajbakhsh et son équipe (Groupe Cellules Souches et Développement, Institut Pasteur et CNRS) ont mis en évidence que, durant leur maturation, les cellules musculaires passent par quatre états distincts chez l’embryon : cellules souches, progénitrices, précurseurs et différenciées. L’état souche est caractérisé par l’expression de deux gènes, Pax3 et Pax7, et l’absence d’expression de marqueurs musculaires. Pour mettre en évidence cette filiation, ils ont utilisé différents mutants génétiques (impliquant les gènes Pax3, Myf5, Myod et Mrf4) qui ont permis de bloquer, dans le temps et dans l’espace, l’engagement des cellules dans le lignage musculaire.

Les chercheurs ont aussi montré que le devenir de ces cellules souches est étroitement lié à celui des muscles eux-mêmes : dans des modèles animaux dépourvus de muscle squelettique, les cellules souches prennent la voie d’une mort programmée (apoptose) mais seulement après avoir perdu l’expression d’un de leurs marqueurs, Pax7, proposé pour être un facteur de survie. Un des objectifs pour le futur est de caractériser les signaux émis par les cellules musculaires différenciées qui poussent les cellules souches  à maintenir leur auto-renouvellement. La caractérisation de ces signaux représentera un pas important pour améliorer le potentiel de ces cellules à assurer la régénération musculaire dans le cadre de thérapies cellulaires.

Notes :
1 : « Mrf4 determines skeletal muscle identity in Myf5:Myod double-mutant mice », Nature, septembre 2004.
Lina Kassar-Duchossoy (A), Barbara Gayraud-Morel (A), Danielle Gomès (A), Didier Rocancourt (B), Margaret Buckingham (B), Vasily Shinin (A) et Shahragim Tajbakhsh (A)
A. Groupe Cellules souches et développement, CNRS-Institut Pasteur
B. Unité de Génétique moléculaire du développement, CNRS-Institut Pasteur

Les recherches ont été co-financées par le projet intégré EuroStemCell (Consortium européen de recherche sur les cellules souches) et l’AFM (Association française contre les myopathies). L’équipe est membre du Réseau d’excellence européen MYORES

Références :
« Pax3/Pax7 mark a novel population of primitive myogenic cens during development». Genes and Development, juin 2005
Lina Kassar-Duchossoy’, Ellen Giacone, Barbara Gayraud-Morel, Aurélie Jory, Danielle
Gomès, and Shahragim Tajbakhsh
Groupe Cellules Souches et Développement, CNRS-Institut Pasteur