Institut Pasteur Rapport d'activité de l'unité Génétique moléculaire du Développement pour l'année 1999

CNRS URA 1947


Responsable : BUCKINGHAM Margaret (margab@pasteur.fr)

Résumé du rapport

Nos recherches sont centrées sur l’étude de la myogenèse dans le but de comprendre comment les cellules progénitrices du muscle sont spécifiées pendant l’embryogenèse et puis une fois formées, comment les masses musculaires sont modifiées au cours de la vie fœtale. En ce qui concerne le muscle cardiaque, nous nous intéressons également aux problèmes de morphogenèse du cœur.

Abstract

Our research centres on the study of myogenesis, on how muscle progenitor cells are specified in the mouse embryo, and how once skeletal muscle is formed, it is modified during fœtal development. Where cardiac muscle is concerned we are also interested in the morphogenesis of the heart.

Texte du rapport

L’initiation de la myogenèse chez l’embryon de la souris (T. Chang, P. Daubas, J. Hadchouel, F. Relaix, D. Rocancourt, S. Tajbakhsh ; collaborations avec G. Cossu, U. Borello, C. Emerson et A.-G. Borycki)

Actuellement, nos efforts se portent sur les gènes Myf5 et Pax3, qui jouent des rôles clé en amont de la myogenèse, à la fois sur leur régulation, leurs partenaires, leurs cibles, et aussi leur manipulation en tant que véhicules pour les expériences " knock-in ". Nous sommes particulièrement attentifs à l’anatomie moléculaire du somite et aux perturbations du développement spatio-temporel des cellules progénitrices du muscle. Les embryons mutés pour le gène de Sonic hedgehog fournissent un exemple de l’importance de ces considérations. Du muscle de squelette se forme dans ce mutant, mais l’activation de Myf5 dans la partie epaxiale du somite n’a pas lieu, donc pas d’activation précoce de MyoD et pas de formation de myotome epaxial. Par contre, l’activation de Myf5, de MyoD et des gènes musculaires en aval de ces facteurs myogéniques, a lieu normalement dans la partie hypaxiale du somite. Sonic hedgehog est donc essentiel pour la spécification d’un domaine particulier du muscle.

Une approche de transgenèse avec les grands fragments d’ADN entourant le locus Mrf4-Myf5, isolés sur les YACs, nous a permis d’identifier les séquences distales qui contribuent à la régulation complexe de ces gènes myogéniques. Il s’agit d’une part d’un élement qui est essentiel pour l’expression plus tardive de Myf5 dans la plupart des muscles du tronc et de la tête, et d’autre part des séquences activatrices dont une regroupe les éléments nécessaires pour une expression dans les muscles du tronc et des membres, ainsi que la transcription du gène dans une partie restreinte du cerveau. D’autres éléments plus proximaux dirigent l’expression très précoce de Myf5 dans le dermomyotome, ainsi que dans les arches branchiaux. Une séquence activatrice potentielle pour Mrf4 a également été identifiée par une approche de piège à enhanceur. La caractérisation de ces séquences nous permettra de mieux comprendre l’intégration moléculaire des signaux complexes qui régulent l’expression spatio-temporelle d’un gène de détermination cellulaire tel que Myf5. La façon dans laquelle différentes séquences ne dirigent qu’une partie de cette expression donne un nouvel aperçu sur l’hétérogénéité du muscle de squelette qui n’est pas sans importance dans le contexte des myopathies.

Plusieurs de nos souris transgéniques fournissent des marqueurs intéressants pour étudier les origines de cellules musculaires, dont celles d’éventuelles cellules souches.

La régionalisation du myocarde pendant la morphogenèse du cœur (R. Kelly, M. Lemonnier, S. Meilhac, A. Munk, A. Cohen ; collaborations avec A. Moorman, D. Franco, N. Brown et J.-F Nicolas)

L’analyse de souris transgéniques qui portent différentes séquences régulatrices de myosine a révélé une régionalisation inattendue du potentiel de transcription dans le myocarde. Ce phénomène nous intéresse à la fois sur le plan de la régulation transcriptionnelle, et aussi sur le plan de la morphogenèse du cœur ; ces souris " cardiosensors " nous servent de marqueurs de régions du myocarde pendant la cardiogenèse normale et anormale. Ainsi, un croisement avec les souris iv/iv a permis l’identification précoce d’isomérisme de l’oreillette, démontrant que l’identité des oreillettes dépend d’une signalisation sur l’axe gauche/droite.

Dans le but de comprendre la régionalisation transcriptionnelle du myocarde, nous avons mis au point les cultures de cellules cardiaques provenant de différentes régions du cœur embryonnaire, ainsi que les explants du myocarde précoce. Le développement de vecteurs d’expression adénovirale pour différents facteurs impliqués dans l’asymétrie du cœur nous permet de manipuler l’expression de transgènes et de gènes endogènes dans ces systèmes.

La question de l’origine de la régionalisation de populations cellulaires se pose également. Pour étudier les lignages du cœur nous avons ciblé le gène d’actine cardiaque avec le gène rapporteur nlaacZ (duplication dans nlacZ), dont un événement rare de recombinaison intragénique permettra l’analyse clonale de cellules b-galactosidase positives.

Plusieurs des séquences régulatrices que nous avons isolées sont employées par nos collaborateurs dans le but de cibler l’expression d’un gène thérapeutique dans le cœur ou dans le muscle de squelette.

Personnel de l'unité

Secrétariat de l'unité

TAISNE Myriam, IP – mtaisn@pasteur.fr

Chercheurs de l'unité

BUCKINGHAM Margaret, CNRS/IP – margab@pasteur.fr DAUBAS Philippe, CNRS – pdaubas@pasteur.fr LEMONNIER Marguerite, INSERM – mlemon@pasteur.fr TAJBAKHSH Shahragim, IP – shaht@pasteur.fr

Stagiaires de l'unité

CHANG Ted, postdoc – chang@pasteur.fr
HADCHOUEL Juliette, thèse – jhadch@pasteur.fr KELLY Robert, post-doc – rkelly@pasteu.fr MEILHAC Sigolène, thèse – meilhac@horus.ens.fr MUNK Andrew, postdoc – amunk@pasteur.fr RELAIX Frédéric, postdoc – frelaix@pasteur.fr SPOERLE Ralf, postdoc – spoerle@pasteur.fr

Autre personnel de l'unité

COHEN Arlette, CNRS – arlcohen@pasteur.fr ROCANCOURT Didier, IP – drocanco@pasteur.fr PERREAU Jacqueline, CNRS – jperreau@pasteur.fr ROMEO Catherine, IP
MICHEL, Dominique, IP

Publications de l'unité

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