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Cellules
Publication

Résumé

Publication du LBMC dans PLOS One le 21 novembre 2019.

Description

L’expression de leurs gènes permet aux cellules de vivre, de se diviser et d’assurer leur fonction au sein d'un organisme multicellulaire. La nature moléculaire de ce processus (par ex. le faible nombre de molécules, le mouvement brownien…) le soumet à des variations dues au hasard. En effet, une cellule exprimera ses gènes différemment de sa cellule voisine portant le même génome.

Traitement des cellules progénitricesIl est maintenant admis que des variations dans ce niveau de hasard participe à la mise en place de nombreux processus biologiques (par ex. le développement embryonnaire). De récentes découvertes ont entre autres permis de montrer qu'au cours de différents processus de différenciation, le niveau de variabilité aléatoire dans l’expression des gènes augmente transitoirement. Cette augmentation est interprétée comme permettant aux cellules d’explorer plus de combinaisons possibles de niveau d’expression génique et d'augmenter leur chance de trouver la bonne combinaison et d’acquérir leur état spécialisé terminal (par ex. globule rouge ou neurone). Cependant, l’inter-dépendance fonctionnelle entre la variabilité de l’expression des gènes et la différenciation n’a jamais été démontrée expérimentalement.

Pour ce faire, nous avons mis en œuvre une stratégie à base de molécules pharmacologiques capables de modifier le bruit d'expression génétique. Dans cette étude, 3 molécules ont été sélectionnées pour modifier le niveau variabilité de l’expression des gènes dans des cellules de poulet. L’utilisation de données transcriptomiques en cellule unique a permis de mesurer leur impact sur la variabilité. Deux de ces molécules ont été démontrées comme réduisant cette variabilité tandis que la dernière l’augmente. Après avoir écarté l’existence d’autres effets indésirables, l'effet de ces 3 molécules a été testé sur des cellules en différenciation. Les résultats sont clairs : les deux molécules qui réduisent la variabilité de l’expression des gènes dans ces cellules, réduisent également le pourcentage de cellules différenciées. L’inverse a été également montré avec la troisième molécule : augmenter la variabilité s'accompagne d'une accélération de la différenciation. Pour finir, nous avons utilisé un modèle mathématique dynamique pour confirmer la spécificité de l’effet des drogues sur le taux de différenciation de nos cellules.

En résumé, en utilisant des données transcriptomiques en cellule unique couplées à un modèle mathématique, nous avons démontré expérimentalement pour la première fois un lien fonctionnel entre la variabilité de l’expression des gènes et le processus de différenciation. Cette étude confirme les points de vue théoriques sur le rôle du hasard dans la différenciation et ouvre les portes sur de nouvelles pistes de contrôle de ce processus.

Source : Drugs modulating stochastic gene expression affect the erythroid differentiation process. Anissa Guillemin, Ronan Duchesne, Fabien Crauste, Sandrine Gonin-Giraud, Olivier Gandrillon. PLOS One doi: 10.1371/journal.pone.0225166

Le voyage des cellules à travers le processus de différenciation.
Le voyage des cellules à travers le processus de différenciation.
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