Investigation of the molecular diversity defining muscle stem cell heterogeneity

Le muscle squelettique adulte a une capacite de regeneration remarquable, pouvant guerir apres des traumatismes repetes. Cette propriete depend de la presence de cellules souches musculaires (SCMu), qui sont pour la plupart quiescentes dans des conditions homeostatiques mais qui s'activent apres une blessure, reintegrent le cycle cellulaire et proliferent pour donner naissance a des myoblastes qui fusionneront pour restaurer les fibres endommagees. De nombreuses etudes ont etudie les etats transitoires que les SCMu empruntent de l'entree du cycle cellulaire a la differenciation. Malgre le fait que plusieurs souris rapportrices genetiquement modifiees aient ete generees pour examiner ces evenements, l'initiation de la differenciation, qui est generalement definie par l'expression du facteur de regulation myogenique Myogenin, est difficilement appreciable a cause du manque de souris rapportrice fiable. Par consequent, nous avons developpe une nouvelle lignee rapportrice ou la differenciation des cellules myogeniques exprimant le facteur de transcription Myogenin peut etre marquee par l'expression d'une proteine fluorescente tdTomato. Cette nouvelle lignee de souris knock-in nous a permis d'analyser la cinetique de l'expression de Myogenin lors de la differenciation cellulaire in vitro et d'effectuer des experiences preliminaires in vivo par imagerie intravitale. De plus, bien que toutes les SCMu de souris soient caracterisees par l'expression du facteur de transcription Pax7, plusieurs etudes ont decrit des differences de proliferation, de capacite de transplantation et de sensibilite a la maladie entre les SCMu des muscles crâniens et des membres. Pour etudier les reseaux de regulation des genes qui regissent cette heterogeneite fonctionnelle, nous avons combine des analyses transcriptomiques sur cellules uniques avec des approches de biologie cellulaire utilisant des lignees de souris rapportrices pour identifier les regulateurs cles qui conferent des proprietes distinctes aux SCMu a haute-performance (extraoculaires) et a faible-performance (tibialis anterieur) en quiescence et lors de l'activation. Nous avons identifie un retard dans la differenciation des SCMu extraoculaires en culture, accompagne par l'expression de facteurs de remodelage de la matrice extracellulaire et de recepteurs membranaires distincts et nous avons valide l'expression de certains de ces candidats au niveau proteique. Des analyses informatiques avancees ont mis en evidence la dynamique sous-jacente au maintien d'une population de progeniteurs dans les SCMu extraoculaires, controlee par un reseau singulier de facteurs de transcription formant un module de molecules co-regulees. En conclusion, ces etudes apportent de nouvelles informations sur les mecanismes qui octroient des proprietes differentes des cellules souches musculaires venant d'emplacements anatomiques distincts.