Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

Contrôle temporel de morphogènes pour la différentiation cellulaire

Fabien Furfaro, Laboratoire MSC

Lors du développement d’un organisme, les cellules se différencient et les tissus s’auto-organisent spatialement pour former un être vivant complet. Ces phénomènes sont contrôlés par des signaux chimiques que l’on appelle des « morphogènes » qui sont des molécules diffusibles, secrétées dans le milieu extracellulaire et capables d’influencer la différenciation d’une cellule. Il a été montré que différentes concentrations de morphogène peuvent induire différente identité cellulaire et que la concentration de morphogène dans un tissu n’est pas homogène spatialement. Pour comprendre comment un tissu en cours de développement s’organise, il est donc nécessaire de savoir comment les cellules en cours de différenciation décodent l’information portée par les morphogènes. Parmi ces morphogènes, on s’intéresse plus particulièrement au morphogène Nodal, Nodal est un facteur important lors du développement précoce de l’embryon, car il intervient dans la spécification de l’identité cellulaire dans les lignées embryonnaires et extra-embryonnaire. Comme il est difficile d’étudier dans un embryon de manière quantitative, l’influence du profil temporel d’une stimulation d’un morphogène sur la différenciation, nous avons choisi comme système modèle les cellules souches embryonnaires de souris (mESC). Le but de ces travaux est d’étudier l’influence de la stimulation temporelle de différent morphogènes sur l’expression du locus "Nodal" et sur la différentiation des cellules souches.

Pour contrôler le profil temporel de la concentration de morphogène envoyée aux cellules, nous utilisons une puce microfluidique automatisée de culture cellulaire qui nous permet d’observer les réponses de cellules individuelles en temps réel avec le microscope à fluorescence. Cet outil nous permet de mesurer directement la dynamique de l’expression du gène Nodal grâce à différentes lignées mESC modifiées pour exprimer des rapporteurs fluorescent de l’expression de Nodal.