Le myélome multiple (MM) est une néoplasie lymphocytaire B qui se caractérise par l'accumulation d'un clone de cellules plasmocytaires tumorales dans la moelle osseuse interagissant de manière étroite avec le microenvironnement. L'étude du profil d'expression génique à l'aide des puces à ADN a permis de préciser l'hétérogénéité de cette pathologie et de découvrir de nouveaux acteurs susceptibles d'avoir un rôle importent dans sa physiopathologie. La surexpression de Oct-3/4, Sox2, c-Myc et KLF4 dans des cellules adultes les reprogramme à l'état de cellules souches. J'ai montré une surexpression significative de 3 de ces 4 gènes – KLF4, MYC, SOX2 - dans le MM. Ces gènes sont également fréquemment surexprimés dans 18 types de cancers sur 40 étudiés. Par ailleurs, leur expression peut y être associé à un mauvais pronostique ou un signe de progression tumorale, dus peut-être à leur capacité à induire des caractéristiques de cellules souches cancéreuses. Nous avons par la suite débuté l'étude de la fonction des protéines codées par ces gènes dans le MM, en commençant par KLF4, facteur de transcription activateur ou répresseur. KLF4 est exprimé dans les plasmocytes (PC) normaux, mais son expression est perdue dans les PC tumoraux (cellules myélomateuses, MMC) de 2 patients sur 3 atteints de MM au diagnostic. Parmi les patients pour lesquels les MMC expriment KLF4, se trouve un groupe de patients à haut risque, le groupe MMSET portant la translocation t(4 ;14). L'utilisation d'un modèle inductible d'expression de KLF4 dans des lignées de MM avec transduction lentivirale, a mis en évidence un arrêt du cycle associé à l'expression de P27/KIP1 pour les lignées avec des mutations inactivatrices de P53, mais également de P21/WAF1 pour des lignées avec P53 sauvage. Cette sortie du cycle due à l'expression de KLF4 pourrait protéger les plasmocytes tumoraux de l'apoptose induite par certaines drogues ciblant le cycle, comme nous l'observons in vitro avec le Melphalan.L'objectif majeur de notre équipe est de comprendre le fonctionnement du PC normal et celui du PC tumoral. Afin d'atteindre cet objectif, il est nécessaire d'obtenir un système efficace permettant d'introduire un gène dans un PC. Nous avons montré que des lentivirus pseudotypés avec des glycoprotéines tronquées (hemagglutinine et fusion) issus du virus de la rougeole, transduisent de façon stable et efficace des PC normaux et tumoraux. / Multiple myeloma (MM) is a B-cell neoplasia characterized by the accumulation of a clone of malignant plasma cells in bone marrow closely interacting with its microenvironment.Gene expression profiling using DNA microarrays has clarified the heterogeneity of this disease and has allowed the finding of new actors that may have an important function in MM pathophysiology.Overexpression of Oct-3/4, Sox2, c-Myc and KLF4 in adult cells causes their return to the state of stem cells, commonly called induced pluripotent stem cells (iPS). Our team has shown a significant overexpression of at least one of these four factors in 18 out of 40 cancers studied. Moreover, their expression may be associated with poor prognosis or may be a sign of tumor progression, perhaps due to their ability to induce characteristics of cancer stem cells.We therefore began the study of the function of these genes in MM, starting with KLF4, which can either be an activator or a repressor of transcription, depending on the promoter. KLF4 is expressed in normal plasma cells (PC), but its expression is lost in 2 out of 3 patients with MM at diagnosis. Among patients for whom the PCs express KLF4, is a group of high-risk patients, the MMSET group, bearing the t(4;14) translocation.An inducible model of KLF4's expression in MM cell lines was obtained using lentiviral transduction. Our model revealed a KLF4 induced cycle arrest, associated with the expression of P27/KIP1 when P53 is mutated, but also P21/WAF1 in case of wild type P53. This cell cycle blockade due to the expression of KLF4 could protect malignant plasma cells from the apoptosis induced by certain drugs targeting the cell cycle, as shown by our in vitro observations using melphalan.The main goal of our team is to understand the normal function of PCs and the PC tumor. To achieve this, it is necessary to obtain an effective system for introducing a gene in a given PC. We have shown that lentiviruses pseudotyped with truncated glycoproteins (Hemagglutinin and Fusion) from measles virus, can a stably and efficiently transduce normal and malignant PCs.

Deux états d'autorenouvellement des cellules souches pluripotentes (PSCs) ont été définis, à savoir les états naïf et amorcé. De nombreuses différences existent entre ces deux états dont la plus marquante est la capacité unique des PSCs à l'état naïf, de coloniser l'embryon préimplantatoire et former des chimères. L'objectif de mon projet doctoral a été d'étudier la pluripotence chez le lapin. Dans ce cadre, j'ai d'abord entrepris de fabriquer et de caractériser des cellules souches pluripotentes induites (RbiPSCs), puis d'évaluer leur capacité à coloniser l'embryon et à former des chimères. Trois lignées de RbiPSCs dépendantes du FGF2 ont été obtenues par reprogrammation de fibroblastes de lapin. Leur caractérisation moléculaire et fonctionnelle a révélé des caractéristiques mixtes, naïves et amorcées. En revanche, sur le plan fonctionnel, elles sont incapables de coloniser l'embryon de lapin, une caractéristique de la pluripotence amorcée. La seconde partie de mon projet doctoral a consisté à reprogrammer des RbiPSCs vers l'état naïf. Dans ce but, j'ai surexprimé KLF2 et KLF4, deux gènes appartenant au réseau de pluripotence naïf, et utilisé les conditions de culture des PSCs de souris. Les cellules ainsi obtenues présentent un profil d'expression génique plus proche de celui de l'ICM de lapin, dû notamment à la réactivation de marqueurs spécifiques de la pluripotence naïve. Enfin, les cellules ainsi reprogrammées présentent une capacité accrue pour la colonisation de l'embryon préimplantatoire de lapin. Mes travaux constituent le premier exemple de reprogrammation de cellules souches pluripotentes vers l'état naïf chez le lapin. Les cellules ainsi produites ouvrent la voie à la fabrication de chimères somatiques et germinales / Pluripotent stem cells (PSCs) can self-renew at two distinct states, the naive and primed states. Many differences exist between these two states, the most striking is the unique ability of PSCs naïve to colonize the preimplantation embryo and form chimeras. The purpose of my doctoral project was to study pluripotency in rabbits. In this context, I initially manufactured and characterized induced pluripotent stem cells (RbiPSCs) and then evaluated their ability to colonize the embryo and form chimeras. Three RbiPSCs lines were obtained by rabbit fibroblasts reprogramming. Their molecular characterization revealed mixed characteristics, naïve and primed. However, functionally, they are unable to colonize the rabbit embryo, a feature of primed pluripotency. The second part of my doctoral project was to reprogram RbiPSCs to the naïve state. To this end, I have overexpressed Klf2 and Klf4, two genes belonging to the naïve pluripotency network and the mouse PSCs culture conditions. These new cell lines have a gene expression profile closer to that of the rabbit ICM, particularly due to the reactivation of specific markers of naïve pluripotency. Finally, the reverted cells have an increased capacity of colonization of the preimplantation embryo rabbit. My work represents the first example of pluripotent stem cells reprogramming toward the naive state in rabbits. The cells thus produced pave the way for the production of somatic and germline chimeras

Les cellules souches embryonnaires de souris (ESCs) et les cellules souches de l'épiblaste (EpiSCs) représentent, respectivement, les états naïf et amorcé de la pluripotence et sont maintenues in vitro par des voies de signalisation spécifiques. De plus les ESCs cultivées dans un milieu sans sérum avec deux inhibiteurs (2i) sont décrites comme étant les plus naïves. Plusieurs études ont suggéré que chaque type de cellules pluripotentes est caractérisé par une organisation différente de l'épigénome. Nous présentons ici une étude comparative de l'état épigénétique et transcriptionnel des séquences satellites répétées péricentromériques (PCH) entre les ESCs (2i et sérum) et EpiSCs. Nous montrons que H3K27me3 au PCH est très dynamique et peut discriminer les ESCs en 2i des autres cellules souches pluripotentes. Alors que la transcription des séquences satellites est élevée dans les ESCs en sérum, elle est plus faible dans ESCs en 2i et encore plus réprimée dans les EpiSCs. La suppression de la méthylation de l'ADN ou d'H3K9me3 dans les ESCs conduit à un dépôt important de H3K27me3 au PCH, mais peu de changements transcriptionnels de ces séquences. En revanche, l'absence d'H3K9me3 dans les EpiSCs n'empêche pas la méthylation de l'ADN au PCH, mais induit la transcription de ces séquences. La conversion in vitro des ESCs en EpiSCs est plus longue que le passage des cellules de l'ICM en épiblaste in vivo. Cette inefficacité ne peut pas être expliquée par une mise en place retardée du nouveau réseau transcriptionnel. Pour conclure notre étude a révélé que les EpiSCs ont perdu de la plasticité par rapport au ESCs sur l'hétérochromatine ainsi que l’euchromatine, comme le montre la réduction des niveaux d'H3K9ac et des domaines bivalents, étant ainsi plus proche épigénétiquement de cellules somatiques que de la pluripotence naïve. / Mouse embryonic stem cells (ESCs) and epiblast stem cells (EpiSCs) represent naïve and primed pluripotency states, respectively and are maintained in vitro using specific signaling pathways. Furthermore, ESCs cultured in serum-free medium with two inhibitors (2i) are described as being the most naïve. Several studies have suggested that each pluripotent cell type is characterized by a different epigenome organization. Here we present a comparative study of the epigenetic and transcriptional state of centromeric and pericentromeric (CH/PCH) satellite repeats in ESCs (2i and serum ones) and EpiSCs. We show that the pattern of H3K27me3 at PCH is highly dynamic and discriminate 2i-ESCs from the other pluripotent stem cells. Whereas satellites transcription is high in serum-ESCs, it is lower in 2i-ESCs and even more repressed in EpiSCs. Removal of either DNA methylation or H3K9me3 in ESCs leads to enhanced deposition of H3K27me3 but few changes in satellite transcription. By contrast, in EpiSCs removal of H3K9me3 does not prevent DNA methylation at PCH but de-represses the satellite transcription. In vitro conversion from naive to primed pluripotency showed an important delay compared to the in vivo development of ICM cells into post-implantation epiblast. Such inefficiency cannot be explained by a delayed switch to the new transcriptional network. Altogether our study reveals that EpiSCs have lost the chromatin plasticity of ESCs on heterochromatin as well as euchromatin, as shown by the reduction of H3K9ac levels and bivalent domains, thus being closer to somatic cells in terms of epigenetics than naive pluripotency.

Les Porifères et les Cténophores sont probablement les deux lignées animales les plus anciennes. Leur étude permet de retracer l’histoire précoce des métazoaires, et d’aborder l'origine de la distinction entre les lignées somatique et germinale. En effet, chez les éponges cette distinction n’existe pas: les archéocytes et choanocytes pouvant donner les cellules somatiques et les gamètes.Après avoir établi la liste des gènes considérés comme impliqués dans la gamétogenèse chez les métazoaires, j’ai caractérisé leurs séquences et retracé leur histoire grâce à des analyses comparatives intégrant les principales lignées animales. Enfin, un suivi in situ d'Oscarella lobularis m’a permis d’affiner son cycle de vie et d’accéder à toutes les étapes du développement pour étudier l’expression de ces gènes et de tester leur implication dans la gamétogenèse.Ainsi, j'ai montré que 18 gènes du GMP (Germline Multipotency Program) sont présents ancestralement chez les animaux. Parmi ceux-ci 11 s’expriment pendant la gamétogenèse, au cours de l’embryogenèse, de la reproduction asexuée et de la régénération. Enfin, le suivi in situ a montré l’influence de la variation de la température et de la matière organique sur le déclenchement de la gamétogenèse.Mon travail suggère d’une part, que la spécification des cellules germinales est régie par des mécanismes génétiques communs à l’échelle de métazoaires, et d’autre part que ces gènes pourraient être impliqués dans la multipotence. Ces résultats renforcent l’hypothèse proposant une origine commune de la lignée germinale et des cellules souches somatiques. / Porifera and Ctenophora are probably the two most ancient animal lineages. Their study therefore allows to trace back the early history of metazoans and to address the origin of the distinction between somatic and germ lines. Indeed, in sponges this distinction does not exist: archeocytes and choanocytes can give rise to both somatic cells and gametes.After establishing the list of genes considered to be involved in gametogenesis in metazoans, I searched for these candidate genes (by local blast) in the transcriptomes of two sponge species (Oscarella lobularis and Oopsacas minuta). I thereby managed to characterize their sequences (phylogenetic and protein domain analyzes) and to trace their evolution through comparative analyzes including all main animal phyla. Finally, the in situ monitoring of O. lobularis enabled me to refine its life cycle and access all key developmental stages in order to study the expression of candidate genes in order to test their possible involvement in gametogenesis in this species.I have shown that 18 GMP (Germline Multipotency Program) genes are present ancestrally in animals. Among them, at least 11 are expressed not only during gametogenesis but also during embryogenesis, asexual reproduction and regeneration. Finally, in situ monitoring showed the influence of temperature variations and organic matter availability on gametogenesis.My work suggests, firstly that the specification of germ cells is controlled by common genetic mechanisms across metazoans, and secondly that these ancestral genes might be involved in pluripotency. These results reinforce the hypothesis suggesting a common origin of the germline and somatic stem cells.

Malgré le succès de l’Aide Médicale à la Procréation (AMP), des données récentes suggèrent un lien entre le recours à l’AMP et des pathologies liées à des erreurs épigénétiques. Afin d’évaluer l’impact des procédés in vitro de l’AMP sur la méthylation de l’ADN, nous avons analysé : 1) le profil de méthylation de 2 locus soumis à empreinte, H19DMR et KvDMR1, dans des ovocytes recueillis immatures, vitrifiés, puis mûris in vitro après réchauffement. Nous avons montré pour la première fois que le procédé vitrification/MIV pouvait constituer une alternative prometteuse pour préserver le potentiel procréatif des femmes avant un traitement anticancéreux, puisqu’il n’altérait pas l’empreinte parentale. 2) le profil de méthylation de H19DMR dans des embryons humains en retard de développement ainsi que dans les gamètes des géniteurs. Nous avons mis en évidence des anomalies de l’empreinte dans ces embryons, sans lien apparent avec les indications d’ICSI mais liées à des altérations survenues soit au cours de l’ovogenèse, soit au cours du développement précoce. 3) le profil de méthylation des promoteurs d’OCT4 et NANOG, gènes essentiels à l’expression de la pluripotence, dans des embryons bloqués après culture prolongée. Nous avons montré que le promoteur d’OCT4 était significativement hyperméthylé dans les embryons bloqués, en particulier dans la population de couples présentant uniquement une infertilité masculine, alors que le promoteur de NANOG était hypométhylé / Despite the success of Assisted Reproductive Technologies (ART), recent data suggest a link between the use of ART and diseases related to epigenetic errors. To evaluate the impact of ART on DNA methylation, we analyzed: 1) the methylation profile of 2 imprinted loci, H19DMR and KvDMR1, in immature oocytes which were vitrified and matured in vitro after warming. We have shown for the first time that vitrification/IVM process did not alter the imprinting. Then, this new technology could be a promising alternative to preserve the procreative potential of women before cancer treatment. 2) the methylation profile of H19DMR in human embryos with developmental anomalies and in the gametes of the parents. We have shown that imprinting errors in these embryos have no apparent link with ICSI indications, but were related to alterations in H19DMR occurring either during oogenesis or early development. 3) the methylation profile of the promoters of OCT4 and NANOG, essential genes for the expression of pluripotency in arrested embryos after prolonged culture. We have shown that the promoter of OCT4 was highly methylated in arrested embryos particularly in the population of couples with male infertility only, whereas the NANOG promoter was hypomethylated

The aim of this study is to collect the recent data about the establishing the lines of pluripotent stem cell and the usage of these cells for biomedical purposes. On this example, we integrated the education in life science and social science. Pluripotent stem cells were used as a key topic. During our project, we completed the PowerPoint presentation which provides the elementary knowledge on the method for establishing of pluripotent cell lines and the usage of these cells for biomedicine. We created the Czech version of didactic game PlayDecide based on the European Union project. Based on the experiences from this didactic game, the students will learn basic information on pluripotent stem cells and their usage in biomedicine. Students will establish their own opinion on ethical aspects of this topic. Students could be able to defend their opinion and to acknowledge all problems which stem from the suggested solutions. We tested this didactic game in schools.

Les cellules souches embryonnaires (cellules ES) sont capables de se multiplier de façon autonome en l’absence de facteurs de croissance et de cytokines, un état appelé “état fondamental de pluripotence”. Le cycle cellulaire des cellules ES se caractérise : (i) par une expression élevée et uniforme de la cycline E et des complexes Cycline E-CDK2 au cours de la progression dans le cycle cellulaire et (ii) par une phase G1 très courte (1 heure) dont la traversée ne dépend ni des MAPK ni des points de contrôles régulés par la protéine du rétinoblastome (RB) et p53. Ces observations soulèvent la question de l’existence d’un lien de cause à effet entre ce phénomène de réplication autonome et la pluripotence. Mon projet de thèse se construit autour de trois axes qui montrent que : 1/ la phase G1 des cellules ES de souris est une phase de sensibilité accrue aux inducteurs de différenciation. 2/ la balance entre autorenouvellement et différenciation est perturbée, (i) quand l’expression de la cycline E est altérée, ou (ii) quand l’association de la cycline E avec la kinase CDK2 et le centrosome est bloquée. 3/ La signalisation par le LIF contrôle la formation et l’activation des complexes Cycline E/CDK2. Dans les cellules ES naïves Rex1+, l’allongement de la durée de la phase G1 induit par la privation de LIF précède, ou est concomitante, à la diminution de l’expression de marqueurs de pluripotence et à l’activation des marqueurs les plus précoces de la différenciation. Finalement, nous proposons un modèle dans lequel la signalisation par le LIF régule la transition G1/S et permet le maintien de l’autorenouvellement des cellules ES murines / Pluripotency can be captured and propagated in vitro from the epiblast of the pre-implantation blastocysts in the form of embryonic stem cells (ESCs). ESCs are capable of unlimited proliferation in an undifferentiated state while maintain the potential to differentiate into cells of all three germ layers in the embryo, including the germline. Two key features the ES cell mitotic cycle are (i) a vastly elevated and uniform expression of Cyclin E and Cyclin E/CDK2 complexes throughout the cell cycle and (ii) a short G1 phase characterized by the lack of RB- and p53-dependent checkpoints, and reduced dependency on MAPK signalling. During my PhD project, we explored whether and how the regulation of the cell cycle actively sustains self-renewal of mouse ESCs (mESCs). We demonstrated that: 1/ the G1 phase of mESCs is a phase of increased susceptibility to differentiation inducers. Thus shortening of G1 might shield undifferentiated cells from differentiation inducers and help ESCs to self-renew in the pluripotent state. 2/ Cyclin E opposes differentiation and supports self-renewal of mESCs by two independent mechanisms, one of which being independent of CDK2 activation. 3/ LIF signalling regulates Cyclin E/CDK2 kinase activity therefore accelerating the G1 to S phase transition. Finally, we propose a model in which LIF signalling stimulates the G1 to S phase transition to shield mESCs from undesired differentiation signals and help them to self-renew in the pluripotent state

Le gène unr (upstream of N-ras) code une protéine de liaison à l’ARN, Unr, qui régule la stabilité et la traduction d’ARN messagers cibles. L’invalidation du gène unr chez la souris conduit à une létalité embryonnaire à mi-gestation (10,5 jours post-coitum, jpc). Unr est donc essentielle pour le développement de la souris. Le phénotype le plus frappant des embryons unr-/- est leur petite taille qui est déjà visible à 8,5jpc. Ce phénotype pourrait refléter un problème précoce de prolifération/différenciation au cours du développement qu’il est possible d’étudier dans les cellules souches embryonnaires (ES). Les cellules ES sont dérivées des cellules pluripotentes des embryons au stade blastocyste (3,5jpc). Les cellules ES peuvent s’auto-renouveler c’est à dire proliférer indéfiniment sous forme non différenciée ce qui correspond à leur état pluripotent ou différencier en tous les types cellulaires (lignages) adultes dérivés des feuillets primordiaux (endoderme définitif, mésoderme et ectoderme) ce que défini la pluripotence. Ces deux propriétés des cellules ES conditionnent leur devenir et définissent leur identité. Nous avons remarqué que les cellules ES unr-/- ont tendance à différencier spontanément alors qu’elles sont cultivées dans des conditions qui les maintiennent dans un état non différencié et prolifératif (état pluripotent). En routine, les cultures de cellules ES unr-/- contiennent environ 25% de cellules morphologiquement différenciées. Nos travaux montrent en effet, qu’elles différencient en endoderme primitif. Nous avons reproduit ce phénotype dans une autre lignée des cellules ES de fond génétique différent par déplétion stable d’Unr. La restauration de l’expression d’Unr dans les cellules ES unr-/- limite fortement leur engagement en différenciation. Unr contribue donc au maintient de l’état pluripotent des cellules ES en prévenant leur différenciation spontanée vers le lignage endodermique primitif (Epr). Ce tissu au cours du développement va former l’épithélium de la poche embryonnaire ou sac vitellin. Nos données préliminaires montrent que les cellules ES en absence d’Unr maintiennent tout de même leur capacité de différenciation multi-lignages (endoderme définitif, mésoderme et ectoderme) quand celle-ci est induite. Ensuite, nous nous sommes intéressés au(x) mécanisme(s) d’action d’Unr. Nous avons fait l’hypothèse qu’Unr pourrait directement agir en régulant positivement des gènes qui inhibent la différenciation des cellules ES en Epr ou en régulant négativement des gènes qui l’induisent. Nous avons identifié le gène gata6 comme cible potentielle d’Unr. Une augmentation modérée de l’expression du facteur de transcription Gata6 dans les cellules ES conduit à une autorégulation positive du gène gata6 et induit la différenciation des cellules ES en Epr. Nos données suggèrent qu’Unr pourrait directement déstabiliser les ARNms Gata6 dans les cellules ES afin de prévenir leur différenciation spontanée en Endoderme primitif. / Unr (upstream of N-ras) is a cytoplasmic RNA-binding protein with cold shock domains, involved in regulation of messenger RNA stability and translation. Unr is essential to mouse development since Embryos deficient for Unr die at mid-gestation. Here we report that unr knockout ES cells maintained under growth conditions that sustain self-renewal spontaneously differentiate toward the primitive endoderm (PrE) lineage. This phenotype was reproduced in another ES line (E14tg2a) after shRNA-induced Unr depletion. Moreover, Unr rescue in Unr-deficient ES cells limits their PrE differentiation engagement. However, Unr is dispensable for multilineage differentiation, as shown by knockout ES cells capacity to produce differentiated teratomas. We further investigated the molecular mechanisms underlying the differentiation of unr-/- ES to primitive endoderm, and found that Unr acts downstream of Nanog. Our data also show Gata6 mRNAs are more stable in Unr-deficient ES cells as compared to wild-type ES cells. We propose that the possible repression by Unr of this key inducer of PrE differentiation at a post-transcriptional level may contributes to the stabilization of ES cells pluripotent state.

Le microenvironnement apporte une multitude d'informations aux cellules régulant ainsi leurs fonctions et leur organisation. L'objectif de cette thèse a été de contrôler différents paramètres du microenvironnement cellulaire in vitro afin de moduler l'autorenouvellement et la destinée des cellules souches embryonnaires (CSE).Cette thèse comporte 3 parties. Premièrement, des films de polyélectrolytes multicouches à base de poly(L-lysine) et de hyaluronane ont été utilisés comme substrats modulables. Les propriétés mécaniques ainsi que la chimie des films régulent la proportion de sous-populations de CSE qui reflètent soit le stade masse cellulaire interne, soit le stade épiblaste.Dans un deuxième temps, un équilibre entre l'expression des marqueurs embryonnaires de l'axe proximodistal a été mis en évidence dans la culture de CSE. L'emploi de micro-patrons adhésifs permettant de contrôler la géométrie des colonies a révélé l'importance des contraintes topologiques sur la distribution des cellules exprimant le marqueur proximal Brachyury. Enfin, l'action combinée de BMP2 et de wnt3a mimant l'environnement biochimique du stade tardif de la ligne primitive a permis d'isoler une population pure et très précoce de progéniteurs cardiaques SSEA1+ multipotents. / The microenvironment provides stem cells with numerous pieces of information. Biochemical and mechanical cues synergize to regulate cell function and organization. The aim of this PhD thesis was to control specific microenvironmental parameters to modulate embryonic stem cell (ESC) self-renewal and fate.First, poly(L-lysine) and hyaluronan based polyelectrolyte multilayer films were used as tunable substrates. Both mechanical and chemical properties of the films influenced the balance between ESC subpopulations reflecting different embryonic stages (inner cell mass versus epiblast)Second, a dynamic equilibrium was found between the expression of embryonic proximal and distal markers within ESC culture. The uses of micropatterned substrates to control colony shape uncovered a key role for geometrical constraints in the distribution of Brachyury expression.Last, BMP2 was used together with secreted wnt3a to mimic the late streak stage of the embryo and to trigger the differentiation of pluripotent cells towards the cardiogenic mesoderm. Responsive cells could be sorted out based on SSEA1 expression. This purified population represents the earliest ESC derived multipotent cardiac progenitor population identified to date.

Les cellules somatiques peuvent être reprogrammées en cellules pluripotent en sur-exprimant 4 facteurs de transcriptions: OCT4, SOX2, KLF4 et c-MYC. Ce processus nécessite en théorie un remodelage des organelles et un changement drastique du métabolisme. De plus, la reprogrammation cellulaire possède une composante stochastique qui est peu comprise et conduit à une faible efficacité. Nous avons fait l'hypothèse que cette variabilité est en partie due aux variations de la régulation de l'homéostasie protéique. Nous nous attendons à ce que la première phase de reprogrammation active les voies de stress qui régulent l'homéostasie protéique, ce qui impacterait l'efficacité de reprogrammation. Notre attention s'est dirigée vers le rôle de la réponse aux protéines dépliées du réticulum endoplasmique. Nous avons découvert que cette voie est active pendant la reprogrammation cellulaire et que son activation peut augmenter l'efficacité de ce processus. Par ailleurs le niveau d'activation de cette voie peut prédire l'efficacité de reprogrammation. Ces résultats suggèrent que la faible efficacité de reprogrammation cellulaire est en partie due à l'incapacité des cellules à activer cette voie de stress afin de pouvoir correctement répondre à la nouvelle charge de protéines synthétisées qui changera l'état de cette cellule. / Somatic cells can be reprogrammed into a pluripotent stem cells state and is achieved by the forced expression of 4 transcription factors: OCT4, SOX2, KLF4 and c-MYC. This process theoretically requires a global remodeling of the organelles and a drastic change in metabolism. Furthermore, reprogramming has an inherent property of stochastic variation that is limiting and largely unknown. We hypothesize that this variation is due, in part, by variable regulation of the protein homeostasis network. We therefore postulated that the early steps of reprogramming would result in the activation of a variety of stress pathways that regulate the protein homeostasis network, which might in turn impact the efficiency of reprogramming. We focused in particular on the endoplasmic reticulum unfolded protein response (UPRER). We find that the UPRER is activated during reprogramming and that its activation can increase the efficiency of this process. We find that stochastic activation of the UPRER can predict reprogramming efficiency. These results suggest that the low efficiency of cellular reprogramming is partly the result of the cell’s inability to initiate a proper stress response to cope with the newly expressed load of proteins that will eventually change the fate of this cell.