Le contrôle de l'expression des programmes géniques orchestrant le développement précoce et l'homéostasie des cellules souches fait l'objet de recherches intenses. En effet, les cellules souches embryonnaires (CSE) sont caractérisées par des propriétés comme leur clonogénicité (la capacité à proliférer dans le même état indifférencié) et leur pluripotence (la capacité à se différencier et à former les tissus embryonnaires et adultes). Au niveau moléculaire, l'identité des CSE est orchestrée par le contrôle de l'expression génique aux niveaux épigénétique, transcriptionnel, post- transcriptionnel et traductionnel en réponse à l'activation de voies de signalisation spécifiques. Dans ce contexte, des données récentes suggèrent un rôle de la machinerie traductionnelle les ribosomes et de la régulation de leur biogenèse, dans le maintien de l'homéostasie de cellules souches de différentes espèces. À partir de l'analyse de données transcriptomiques à haut débit (RNAseq), mon équipe d'accueil a ainsi identifié un ensemble de protéines associées aux ribosomes (PaR) significativement enrichies dans les cellules souches embryonnaires murines (CSEm) en comparaison à des lignées cellulaires murines différenciées et à des tissus. Parmi ces candidats, mes travaux de thèse ont consisté à la caractérisation d'une PaR particulièrement enrichie : Rsl24d1. Rsl24d1 est une protéine de biogenèse des ribosomes décrites exclusivement chez la levure. Son profil d'expression dans différentes lignées de CSEm suggère une fonction spécifique: enrichissement au niveau transcriptionnel et protéique dans les CSE à l'état de pluripotence naïf et diminution importante au cours de la différenciation. En effet, des approches de perte d'expression de Rsl24d1 m'ont permis d'établir l'importance de cette PaR dans l'homéostasie des CSEm. Rsl24d1 contribue au maintien de la prolifération cellulaire des CSE, de leur clonogénicité et plus modérément à leur pluripotence. Rsl24d1 semble être une protéine majoritairement nucléaire mais également associée aux sous- unités 60S libres des ribosomes cytoplasmiques. D'autre part, la perte d'expression de Rsl24d1 affecte spécifiquement la biogenèse des particules ribosomiques 60S. Ainsi, comme chez la levure, dans les CSEm, Rsl24d1 est un facteur navette orchestrant la maturation des particules ribosomiques pré-60S. Par ailleurs, Rsl24d1 semble permettre le maintien d'un taux de synthèse protéique élevé permettant notamment le renouvellement des protéines ayant une demi-vie courte parmi lesquels on recense des facteurs de transcription de la pluripotence comme Oct4 (Oct3/4), Nanog et Esrrb. Mes travaux de thèse ont donc permis d'identifier et de caractériser un facteur de biogenèse de la sous-unité 60S, Rsl24d1, impliqué dans l'homéostasie des CSEm / Embryonic stem cells (ESC) possess clonogenic and pluripotency abilities i.e. they are able to self-renew indefinitely in the same developpemental state and to differentiate in all the cell types composing embryonic and adult tissues. ESC homeostasis is coordinated by complex networks which are regulated at different levels of gene expression regulation, including epigenetic, transcriptional and post-transcriptional levels. Furthermore, emerging evidences point out that the translational machinery, ribosomes, are directly implicated in the control of adult and embryonic stem cell homeostasis in different model organisms. Along this line, we have identified Rsl24d1, a ribosomal associated protein (RaP), which is strongly expressed in naïve murine ESCs compared to their differentiated progenies. We demonstrated that Rsl24d1 actively contributes to ESC homeostasis and its expression is essential for ESC proliferation and clonogenic capacities. Finally, we have also demonstrated that Rsl24d1, like Rlp24 its yeast ortholog, is associated to pre-ribosomes in ESCs from the nucleus to the cytoplasm and is required for the biogenesis of the large ribosomal subunit

The cerebral cortex develops through the coordinated generation of dozens of neuronal <p>subtypes, but the mechanisms involved remain unclear. Here we show that mouse embryonic <p>stem cells, cultured without any morphogen but in the presence of a sonic hedgehog inhibitor, <p>recapitulate in vitro the major milestones of cortical development, leading to the sequential <p>generation of a diverse repertoire of neurons that display most salient features of genuine <p>cortical pyramidal neurons. When grafted into the cerebral cortex, these neurons develop <p>patterns of axonal projections corresponding to a wide range of cortical layers, but also to <p>highly specific cortical areas, in particular visual and limbic areas, thereby demonstrating that <p>the identity of a cortical area can be specified without any influence from the brain. The <p>discovery of intrinsic corticogenesis sheds new light on the mechanisms of neuronal <p>specification, and opens new avenues for the modelling and treatment of brain diseases. <p>In a further attempt to prove the validity of this model, we have initiated the study of the <p>mechanism of action of FoxG1, a forkhead box transcription factor involved in the control of <p>cell fate decision in the developing cortex. / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’acétylation des histones est associée à une activation transcriptionnelle. Cette acétylation est mise en place par des histone acétyltransférases (HATs) qui sont le plus souvent les sous-unités catalytiques de complexes multiprotéiques. Mon travail concerne plus particulièrement deux complexes contenant l’acétyltransférase Mof, MSL et NSL, ainsi que le complexe HAT Tip60-p400 dans les cellules souches embryonnaires de souris (mESCs). Nos analyses de localistaion sur l’ensemble du génome par ChIP-seq indiquent que MSL, NSL et Tip60-p400 se lient aux gènes activement transcrits et agissent comme des co-activateurs transcriptionnels majeurs dans les mESCs. MSL, NSL et Tip60-p400 ont des rôles à la fois chevauchants mais aussi distincts dans la régulation transcriptionnelle dans les mESCs. Chaque complexe présent un profil distinct de liaison à la chromatine. NSL lie principalement des gènes de ménage. MSL et Tip60-p400 sont également présent les gènes impliqués dans le développement. MSL est directement impliqué dans l’augmentation de l’expression de ces gènes au cours de la différenciation des mESCs. / Histone acetylation is involved in transcriptional activation of genes and is carried out by histone acetyltransferases (HATs), which are part of molecular protein complexes. This study focuses on the genome-wide role of Mof-containing MSL and NSL complexes and the Tip60-p400 complex in mouse embryonic stem cells (mESCs). I have analysed these complexes by ChIP-seq, shRNA knockdown and biochemical approaches. The genome-wide binding studies show that NSL, MSL and Tip60-p400 have a global overlap at promoters, but also bind to specific gene sets. There distinct binding profiles propose distinct roles in transcriptional regulation. MSL is the main H4K16 acetylase in mESCs.NSL binds mainly to housekeeping genes, whereas MSL and Tip60 are also present at developmental genes. Importantly, these developmental genes are directly regulated by MSL during cellular differentiation.

La mutation LMNA H222P est responsable de dystrophie musculaire d’Emery Dreifuss autosomale dominante (DMED-AD). Les patients atteints de DMED-AD souffrent d’une dystrophie musculaire et de cardiomyopathie dilatée. Les mécanismes moléculaires impliqués dans cette pathologie sont encore peu connus. Dans mes travaux de thèse, je me suis servie de cellules souches pluripotentes murines ainsi que de souris portant la mutation LMNA H222P afin d’étudier une approche thérapeutique potentielle. L'échocardiographie des souris LMNA H222P in utero révèle une dilatation des cœurs embryonnaires dès E13.5, ce qui indique une origine développementale de la maladie. La différenciation cardiaque des cellules souches pluripotentes murines est altérée dès le stade mésoderme. Aussi, les niveaux d’expression de Mesp1, snail1 et twist, gènes impliqués dans la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) sont diminués dans les cellules mutées en comparaison avec les cellules sauvages en cours de différenciation. L'immunoprécipitation de la chromatine dans les cellules différenciées révèle une diminution spécifique de la marque d'histone H3K4me1 sur des régions régulatrices de Mesp1 et Twist. L'inhibition de LSD1, une déméthylase spécifique de H3K4me1 rétablit le taux de la marque H3K4me1 sur les régions génomiques étudiées dans les cellules mutées. De plus, la baisse de LSD1 améliore la contraction des cardiomyocytes différenciés obtenus à partir des cellules souches embryonnaires portant la mutation LMNA H222P. L'inhibiteur de LSD1, utilisé dans les essais cliniques en cancérologie, pourrait être une molécule thérapeutique potentielle pour le traitement des laminopathies à phénotype cardiaque. / The LMNA H222P missense mutation in autosomal dominant Emery-Dreifuss muscular dystrophy patients is responsible for a muscular dystrophy and dilated cardiomyopathy. The molecular mechanisms underlying the origin and development of the pathology are still unknown. Herein, we used mouse pluripotent stem cells as well as a mutant mouse, all harboring the LMNA H222P mutation, to investigate potential therapeutic approaches. Echocardiography of LMNA H222P mice in utero revealed dilatation of heart as early as E13.5, pointing to a developmental origin of the disease. Cardiac differentiation of mouse pluripotent stem cells was impaired as early as the mesodermal stage. Expression of Mesp1, a mesodermal cardiogenic gene as well as snail1 and twist, involved in epithelial-mesenchymal transition (EMT) of epiblast cells, was decreased in mutated cells when compared to wild type in the course of differentiation. In turn, cardiomyocyte differentiation was impaired. Chromatin immunoprecipitation assays of the H3K4me1 epigenetic mark in differentiating cells revealed a specific decrease of this histone mark on regulatory regions of MesP1 and Twist. Downregulation or inhibition of LSD1, that specifically demethylates H3K4me1, rescued the epigenetic landscape in mutated cells. In turn downregulation of LSD1 rescued contraction in cardiomyocytes differentiated from LMNA H222P pluripotent stem cells. Our data point to LSD1 inhibitor, used in clinical trials in cancerology, as potential therapeutic molecule for laminopathies with a cardiac phenotype.

Les cellules souches embryonnaires (cellules ES) constituent un excellent système modèle pour étudier les mécanismes épigénétiques contrôlant la transcription du génome mammifère. Un nombre important de membres de la famille des facteurs de remodelage de chromatine ATP-dépendants ont une fonction essentielle pour l’auto-renouvellement des cellules ES, ou au cours de la différentiation. On pense que ces facteurs exercent ces rôles essentiels en régulant l’accessibilité de la chromatine au niveau des éléments régulateurs de la transcription, en modulant la stabilité et le positionnement des nucléosome.Dans ce projet, nous avons conduit une étude génomique à grande échelle du rôle d’une dizaine des remodeleurs (Chd1, Chd2, Chd4, Chd6, Chd8, Chd9, Ep400, Brg1, Smarca3, Smarcad1, Smarca5, ATRX et Chd1l) dans les cellules ES. Une double stratégie expérimentale a été utilisée : Des expériences d’immunoprécipitation de la chromatine suivi par un séquençage à haute-débit (ChIP-seq) sur des cellules ES étiquetées pour les différents remodeleurs, pour étudier leur distribution sur le génome, et un approche transcriptomique sur des cellules déplétées de chaque remodeleur par traitement avec des vecteurs shRNA (knockdown). Nous avons établi les profils de liaison des remodeleurs sur des éléments régulateurs (promoteurs, enhancers et sites CTCF) sur le génome, et montré que ces facteurs occupent toutes les catégories d’éléments régulateurs du génome. La corrélation entre les données ChIP-seq et les données transcriptomiques nous a permis d’analyser le rôle des remodeleurs dans les réseaux de transcription essentiels des cellules ES. Nous avons notamment démontré l’importance particulière de certains remodeleurs comme Brg1, Chd4, Ep400 et Smarcad1 dans la régulation de la transcription chez les cellules ES. / The characteristics of embryonic stem cells (ES cells) make them one of the best models to study the epigenetic regulation exerted by different actors in order to control the transcription of the mammalian genome. Members of the Snf2 family of ATP-dependent chromatin remodeling factors were shown to be of specific importance for ES cell self-renewal and during differentiation. These factors are believed to play essential roles in modifying the chromatin landscape through their capacity to position nucleosomes and determine their occupancy throughout the genome, making the chromatin more or less accessible to DNA binding factors.In this project, a genome-wide analysis of the function of a number of ATP-dependent chromatin remodelers (Chd1, Chd2, Chd4, Chd6, Chd8, Chd9, Brg1, Ep400, ATRX, Smarca3, Smarca5, Smarcad1 and Alc1) in mouse embryonic stem (ES) cells was conducted. This was done using a double experimental strategy. First, a ChIP-seq (Chromatin Immunoprecipitation followed by deep sequencing) strategy was done on ES cells tagged for each factor in the goal of revealing the genomic binding profiles of the remodeling factors. Second, loss-of-function studies followed by transcriptome analysis in ES cells were performed in order to understand the functional role of remodelers. Data from both studies were correlated to acquire a better understanding of the role of remodelers in the transcriptional network of ES cells. Specific binding profiles of remodelers on promoters, enhancers and CTCF binding sites were revealed by our study. Transcriptomic data analysis of the deregulated genes upon remodeler factor knockdown, revealed the essential role of Chd4, Ep400, Smarcad1 and Brg1 in the control of transcription of ES cell genes. Altogether, our data highlight how the distinct chromatin remodeling factors cooperate to control the ES cell state.

Les maladies cardiovasculaires sont souvent causées par des arythmies qui proviennent d'une obstruction du système de conduction cardiaque. L'intervenant clé de ce système est le nœud sinu-atrial (SA), qui est responsable de l’initiation de chaque battement cardiaque. L’activation électrique à intervalles réguliers, assurant que le rythme cardiaque est un rythme normal. Le dysfonctionnement du nœud SA entraînerait des instabilités électriques dans le cœur. Une maladie cardiaque acquise, comme la cardiopathie rhumatismale, ou un bloc de conduction ne sont que quelques-uns des nombreux cas qui nécessitent un stimulateur cardiaque électronique pour surveiller la fréquence cardiaque et générer une impulsion lorsqu'elle bat anormalement. Bien que le stimulateur cardiaque électrique soit considéré comme une thérapie fiable, il n'est pas sans limites. Ces limites comprennent les complications chirurgicales, l'infection au plomb ainsi que la durée de vie limitée de la batterie, qui doit être remplacée à intervalles de quelques années, ce qui alourdit le fardeau hospitalier. Plusieurs approches ont été adoptées pour développer une méthode thérapeutique plus adéquate. Une stratégie qui sera étudiée implique l'utilisation d'une greffe de cellules de stimulateur cardiaque, créant fondamentalement un stimulateur biologique. Les approches de thérapie cellulaire utilisent des cellules souches embryonnaires pour évoluer vers les lignées de cellules cardiaques, y compris les cellules stimulatrices cardiaques. Ces cellules de stimulation sont caractérisées par une dépolarisation spontanée qui crée les impulsions rythmiques dans le cœur et contrôle la fréquence cardiaque. Un élément important des cellules du stimulateur cardiaque qui donne lieu à la dépolarisation spontanée sont les canaux « hyperpolarization-activated and cyclic nucleotide-gated » qui sont activés pendant l’hyperpolarisation et conduisent le courant sous le nom de « funny current ». Ce courant augmente la perméabilité intérieure de la cellule aux courants de sodium et de potassium conduisant à la dépolarisation de la cellule. D'autre part, le taux de conduction est déterminé par la connexine 30.2 et la connexine 45, qui sont des protéines transmembranaires qui s’assemblent pour former des jonctions lacunaires. L'expression de HCN et l'expression de la connexine ont toutes deux étés liés au facteur T-box 3 (Tbx3) dans le développement des myocytes auriculaires. Une approche praticable pour moduler l'expression des gènes et par conséquent l'expression des protéines est l'utilisation du conditionnement chimique. Le Phorbol 12- myristate 13-acétate (PMA) est un activateur de Protéine Kinase C (PKC) lié à l'expression de Tbx3, et par conséquent à l'expression de HCN et de connexine, et entraînant une modification de l'activité spontanée. Les cellules souches embryonnaires de souris sont des cellules qui sont isolées de la masse cellulaire interne des embryons. Ces cellules ont la capacité de se différencier en tous les types de cellules somatiques. En combinant les facteurs de croissance, ces cellules peuvent se différencier en cardiomyocytes. Nous émettons l'hypothèse que le conditionnement chronique de cardiomyocytes de souris avec PMA entraîne une régulation à la hausse de l'expression de Tbx3 et par conséquent une régulation à la hausse de l'expression de HCN et de l'expression de connexine, favorisant ainsi le développement des cellules stimulatrices cardiaques dans la population des cardiomyocytes. Afin de vérifier notre hypothèse, nous avons acheté des cellules de la lignée cellulaire E14TG2A de souris. Ces cellules ont été cultivées dans des pétris et différenciées en cardiomyocytes à l'aide d'un protocole en trois étapes (voir la section Méthodes). Les cardiomyocytes sont ensuite exposés à la PMA à des concentrations variables (0.1 µM vs 1 µM) pendant 1h (exposition aiguë) ou 24 h (exposition chronique). Les résultats variaient d'un groupe expérimental à l'autre par rapport au groupe témoin. Dans toutes les conditions expérimentales, il semble y avoir une augmentation initiale de l'activité spontanée, mais elle s'inverse rapidement à la marque des 24 heures, où le rythme diminue. Différentes concentrations jouent un rôle dose-dépendant dans l'effet inhibiteur de longue durée sur la stimulation des cellules. / Cardiovascular diseases are often caused by arrhythmias that originate from an obstruction within the cardiac conduction system. The key player within that system is the sinoatrial (SA) node, which is responsible for initiation the electrical impulses at a regular interval, insuring the heartbeat at a normal pace. Dysfunction of the SA node would lead to electrical instabilities in the heart. An acquired heart disease, such as rheumatic heart disease, or a conduction block are just some of many cases that would require an electronic pacemaker to monitor the heart rate and generate an impulse when it beats abnormally. Although the electric pacemaker is considered as a reliable therapy, it is not without limitations. These limitations include surgery complication, lead infection as well as limited battery lifespan, which requires replacement every few years thus adding to the hospital burden. Several approaches have been taken to develop a more adequate therapeutic method. A strategy that will be investigated involves using a graft of pacemaker cells, fundamentally creating a biological pacemaker. Cell therapy approaches use embryonic stem cells to evolve into the cardiac cell lines, including pacemaker cells. These pacing cells are characterized by spontaneous depolarization that create the rhythmic impulses in the heart and control the heart rate. An important element of the pacemaker cells that give rise to the spontaneous depolarization are the hyperpolarization- activated and cyclic nucleotide-gated (HCN) channels that are activated during hyperpolarization and conduct the funny current by increasing the cell’s inward permeability to sodium-potassium currents. On the other hand, the conduction rate is determined by connexin 30.2 and connexin 45, which are transmembrane proteins that assemble to form gap junctions. Both HCN expression and connexin expression has been linked to T-box factor 3 (Tbx3) in the development of atrial myocytes. A practicable approach to modulate gene expression and consequently protein expression is using chemical conditioning. Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) is a Protein Kinase C (PKC) activator that has linked to Tbx3 expression, and consequently HCN and connexin expression, and lead to a modification in spontaneous activity. Mouse embryonic stem cells (ESCs) are cells that are isolated from the inner cell mass of early embryos. These cells can differentiate into all somatic cell types. Given the proper combination of growth factors, these cells can differentiate into cardiomyocytes. We hypothesize that chronic conditioning of mice cardiomyocytes with PMA lead to an upregulation of Tbx3 expression and consequently an upregulation of HCN expression and connexin expression, therefore promoting the development of pacemaker cells within the cardiomyocyte population. In order to test our hypothesis, we purchased cells from the mouse E14TG2A cell line. These cells were cultured in glass bottom petri dishes and differentiated into cardiomyocytes using a three-step protocol (shown in Methods section). The cardiomyocytes are then exposed to PMA in varying concentration (0.1 µM vs 1 µM) for either 1h (acute exposure) or 24 h (chronic exposure). The results varied between the experimental groups compared to the control. In all experimental conditions there seems to be an initial increase in spontaneous activity, but this is quickly reversed at the 24 h mark, where pacing decreased. Different concentration plays a dose-dependent role in long-lasting inhibitory effect on the pacing of the cells

La thérapie cellulaire représente une alternative intéressante aux approchespharmacologiques dans le cadre de certaines pathologies comme les dystrophiesneuromusculaires ou l’ischémie du myocarde. La transplantation de précurseurs adultes deces tissus peut améliorer ces pathologies. Toutefois, le faible nombre de ces précurseursdans l’organisme et la difficulté de leur culture et expansion in vitro sont des facteurslimitants. Grâce à leurs propriétés spécifiques, les cellules souches embryonnaires (ES)constituent une source alternative pour la thérapie cellulaire. Cependant, leur efficacité dedifférenciation dans un lignage donné doit être finement contrôlée avant de pouvoir lesutiliser avec succès.Afin de mieux connaître le potentiel thérapeutique des cellules dérivées de cellulesES, il est essentiel de caractériser les mécanismes moléculaires qui engagent les cellules ESvers différents lignages. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés à la voie designalisation p38MAPK, qui est largement impliquée dans la différenciation cellulaire et lasurvie cellulaire. Nous avons plus précisement étudié l’implication de p38MAPK au coursdes différenciations endothéliale, du muscle lisse et du muscle squelettique.Nous avons mis en évidence que les cellules ES p38!-/- ne se différencient plus encellules endothéliales, en cellules du muscle lisse et en cellules du muscle squelettique. Laré-expression de p38MAPK dans ces cellules restaure partiellement les différenciationsdérivées du mésoderme (les différenciations endothéliale, du muscle lisse,cardiomyocytaire et de muscle squelettique). Parallèlement grâce à une inhibitionspécifique de la voie p38MAPK au cours de la différenciation des cellules ES, nous avonsmontré que la voie p38MAPK agit via deux mécanismes moléculaires distincts successifspour réguler la différenciation mésodermique des cellules ES. Le premier mécanisme estcorrèlé à l’expression de Brachyury, un marqueur précoce du mésoderme, alors que lesecond mécanisme est indépendant de Brachyury.Nous avons ensuite poursuivi l’étude de l’implication de p38MAPK dans lamyogénèse des cellules ES et nous avons pu mettre en évidence que p38MAPK estnécessaire à la fois pour l’engagement précoce et la différenciation terminale des cellulesmusculaires.En combinant des approches biochimiques et génétiques, nous avons démontré que lavoie de signalisation p38MAPK est nécessaire très précocement à la différenciation deslignages issus du mésoderme.Ces résultats permettent une meilleure compréhension des mécanismes moléculairesimpliqués dans la différenciation des cellules ES, ce qui constitue une étape préalable ausuccés de futures thérapies cellulaires. / Embryonic stem (ES) cells give rise, in vivo, to all of the three germ layers and, invitro, to differentiate into a broad variety of cell lineages which opens up largeperspectives in regenerative medicine. We previously found that the p38MAPKpathway controls the commitment of ES cells toward either cardiomyogenesis (p38on) or neurogenesis (p38 off ). In this study, we show that p38a knock-out ES cellsdo not differentiate into cardiac, endothelial, smooth muscle, and skeletal musclelineages. Reexpression of p38MAPK in these cells partially rescues theirmesodermal differentiation defects and corrects the high level of spontaneousneurogenesis of knock-out cells. Wild-type ES cells were treated with a p38MAPKspecificinhibitor during the differentiation process. These experiments allowed us toidentify 2 early independent successive p38MAPK functions in the formation ofmesodermal lineages. Further, the first one correlates with the regulation of theexpression of Brachyury, an essential mesodermal-specific transcription factor, byp38MAPK. Moreover, we also showed that p38MAPK is required for the late stageskeletal muscle differentiation. In conclusion, by genetic and biochemicalapproaches, we demonstrate that p38MAPK activity is essential for the commitmentof ES cell into cardiac, endothelial, smooth muscle, and skeletal muscle mesodermallineages.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Afin d’effectuer des études fonctionnelles sur le génome de la souris, notre laboratoire a généré une bibliothèque de clones de cellules souches embryonnaires (ESC) présentant des suppressions chromosomiques chevauchantes aléatoires – la bibliothèque DELES. Cette bibliothèque contient des délétions couvrant environ 25% du génome murin. Dans le laboratoire, nous comptons identifier de nouveaux déterminants du destin des cellules hématopoïétiques en utilisant cet outil. Un crible primaire utilisant la benzidine pour démontrer la présence d'hémoglobine dans des corps embryoïdes (EBS) a permis d’identifier plusieurs clones délétés présentant un phénotype hématopoïétique anormal. Comme cet essai ne vérifie que la présence d'hémoglobine, le but de mon projet est d'établir un essai in vitro de différenciation des ESC permettant de mesurer le potentiel hématopoïétique de clones DELES. Mon hypothèse est que l’essai de différenciation hématopoïétique publié par le Dr Keller peut être importé dans notre laboratoire et utilisé pour étudier l'engagement hématopoïétique des clones DELES. À l’aide d’essais de RT-QPCR et de FACS, j’ai pu contrôler la cinétique de différenciation hématopoïétique en suivant l’expression des gènes hématopoïétiques et des marqueurs de surface comme CD41, c-kit, RUNX1, GATA2, CD45, β-globine 1 et TER-119. Cet essai sera utilisé pour valider le potentiel hématopoïétique des clones DELES candidats identifiés dans le crible principal. Mon projet secondaire vise à utiliser la même stratégie rétro-virale a base de Cre-loxP utilisée pour générer la bibliothèque DELES pour générer une bibliothèque de cellules KBM-7 contenant des suppressions chromosomiques chevauchantes. Mon but ici est de tester si la lignée cellulaire leuémique humaine presque haploïde KBM-7 peut être exploitée en utilisant l'approche DELES pour créer cette bibliothèque. La bibliothèque de clones KBM-7 servira à définir les activités moléculaires de drogues anti-leucémiques potentielless que nous avons identifiées dans le laboratoire parce qu’elles inhibent la croissance cellulaire dans plusieurs échantillons de leucémie myéloïde aiguë dérivés de patients. Elle me permettra également d'identifier les voies de signalisation moléculaires qui, lorsque génétiquement perturbées, peuvent conférer une résistance à ces drogues. / To carry out functional studies on the mouse genome, our laboratory has generated a library of Embryonic Stem Cell (ESC) clones harboring random nested chromosomal deletions – DELES library. This library contains deletions covering ~ 25% of the mouse genome. In the lab, we are interested in identifying novel hematopoietic cell fate determinants using this resource. A primary screen using benzidine to demonstrate the presence of hemoglobin in embryoid bodies (EBs) was able to identify several DELES clones exhibiting abnormal hematopoietic phenotype. Since this assay only tested for the presence of hemoglobin, the goal of my project is to establish a robust in vitro ESC differentiation assay to monitor the hematopoietic potential of DELES clones. My hypothesis is that the hematopoietic differentiation assay published by Dr. Keller can be used to observe hematopoietic commitment of the DELES clones. Using QRT-PCR and FACS assays I was able to monitor the kinetics of hematopoietic differentiation by observing the expression of hematopoietic genes and surface markers including CD41, C-KIT, RUNX1, GATA2, CD45, β-GLOBIN 1 and TER-119. This assay will be used to validate the hematopoietic potential of the candidate DELES clones identified in the primary screen. My secondary project aims to use the same retro-viral Cre-loxP strategy used for the DELES library, in order to generate a library of KBM-7 leukemic cells harboring nested chromosomal deletions. My goal here is to test if the human near haploid KBM-7 cell line can be exploited using the DELES approach to create this library. The library of KBM-7 clones will be used to delineate the molecular activities of potential anti-leukemic drugs that we have identified in the lab to inhibit cell growth in several patient-derived acute-myeloid leukemia specimens. It will also allow me to identify molecular signaling pathways that, when genetically disrupted, can confer resistance to these drugs.

Le système d’activation du plasminogène (AP) comprenant les protéases uPA et tPA, et leur inhibiteur PAI-1, génère une activité protéolytique dans la matrice extracellulaire et contribue au remodelage tissulaire dans une grande variété de processus physiopathologiques, y compris la myogenèse squelettique, et la différenciation adipocytaire.Nous avons évalué son rôle spécifique dans la différenciation des cellules souches embryonnaires (ES) de souris. On a trouvé que les activités d’uPA et de tPA ainsi que les niveaux protéiques de PAI-1 sont maximaux dans les cellules différenciées, contrairement aux cellules ES indifférenciées où ils sont indétectables et augmentent progressivement dès le jour 3 de la différenciation. La différenciation adipocytaire dans le modèle des cellules ES est inhibée par le traitement par l’amiloride, un inhibiteur spécifique de l’uPA. Egalement, les cellules ES surexprimant une forme active du PAI-1 sous le contrôle d’un système d’expression inductible, montrent des capacités adipogéniques réduites après l’induction du gène. Nos résultats démontrent que le contrôle de l’adipogenèse des cellules ES par le système AP correspond à des étapes successives, différentes, depuis les cellules indifférenciées jusqu’aux cellules bien différenciées. De plus, les capacités de la différenciation adipogénique des cellules pluripotentes induites déficientes en PAI-1 sont augmentées par rapport aux cellules contrôles.Similairement, la myogenèse squelettique est réduite par l’inhibition de l’uPA par l’amiloride ou par la surexpression du PAI-1 durant l’étape terminale de la différenciation du jour 7 au jour 24. Cependant, l’interférence avec l’uPA durant les jours 0 à 3 de la différenciation, stimule la formation des myotubes. Les différenciations cardiomyocyotaire, neuronale, endothéliale et du du muscle lisse ne sont pas affectées par le traitement à l’amiloride ou la surexpression du PAI-1.Nos résultats montrent que le système AP est capable de moduler spécifiquement l’adipogenèse et la myogenèse squelettique des cellules ES par des mécanismes moléculaires successifs différents. / Regulation of the extracellular matrix (ECM) plays an important functional biological role either in physiological or pathological conditions. The plasminogen activation (PA) system, comprising the uPA and tPA proteases and their inhibitor PAI-1, is one of the main suppliers of extracellular proteolytic activity contributing to tissue remodeling. Although its function in development is well documented, its precise role in mouse embryonic stem cell (ESC) differentiationin vitro is unknown. We found that uPA and tPA activities and PAI-1 protein are very low in undifferentiated ESCs and increase strongly during the differentiation, reaching a maximum in well differentiated cells. Adipocyte formation by ESCs is inhibited by amiloride treatment, a specific uPA inhibitor. Likewise, ESCs expressing ectopic PAI-1 under the control of an inducible expression system, display reduced adipogenic capacities after induction of the gene. Our results demonstrate that the control of ESC adipogenesis by the PA system correspond to different successive steps from undifferentiated to well differentiated ESCs. Furthermore, the adipogenic differentiation capacities of PAI-1-/- induced pluripotent stem cells (iPSCs) are augmented as compared to wt iPSCs. Similarly, skeletal myogenesis is decreased by uPA inhibition or PAI-1 overexpression during the terminal step of differentiation. However, interfering with uPA during days 0 to 3 of the differentiation process augments ESC myotube formation. Neither neurogenesis, cardiomyogenesis, endothelial cell nor smooth muscle formation are affected by amiloride or PAI-1 induction. Our results show that the PA system is capable to specifically modulate adipogenesis and skeletal myogenesis of ESCs by successive different molecular mechanisms.