La reprogrammation, un jeu de hasard ?

Abstract

> Bien que la reprogrammation de cellules somatiques en cellules souches pluripotentes (iPSC) soit maintenant de notoriété publique, nous connaissons encore mal les mécanismes contrô-lant cette transformation cellulaire. Une des énigmes non résolues porte sur la faible fré-quence de la reprogrammation et son caractère stochastique, les cellules ne se reprogrammant pas toutes simultanément. Plusieurs études récentes analysent à l'échelon clonal la séquence d'événements qui s'enchaînent lors de la reprogrammation de fibroblastes murins en iPSC, et distinguent des événements stochastiques initiaux et déterministes tardifs. Ces données -qui devront être confirmées avec des cellules humaines -constituent un socle pour améliorer les stratégies de reprogrammation et les rendre plus sûres. < protocole canonique publié initialement par K. Takahashi et S. Yamanaka, fondé sur l'expression forcée des quatre facteurs Myc, Klf4 (Krüppel-like factor 4),. L'hypothèse selon laquelle seules de rares cellules, immatures et peut-être déjà très proches des cellules souches pluripotentes, peuvent se reprogrammer a été rapidement récusée. Pour le vérifier, les auteurs ont utilisé des cellules diffé-renciées qui exprimaient des marques génétiques caractéristiques : des hépatocytes dans lesquels le promoteur de l'albumine est activé, ou des lymphocytes B dans lesquels le locus des immunoglobulines est recombiné [5,6]. Plus récemment, le groupe de R. Jaenisch a tiré parti d'un système de reprogrammation « secondaire » (Figure 1) dans lequel l'expression des quatre transgènes Myc, Klf4 (Krüppel-like factor 4), Sox2 (sex determining region Y)-box2 et Oct4 -que nous désignerons par OKMS -est sous le contrôle d'un promoteur inductible par la doxycycline (Dox), pour montrer que quasiment toutes les cellules finissaient par être reprogrammées si l'on poursuit l'expérience suffisamment longtemps (plus de quatre mois !) [7]. La modélisation mathématique de ces observations suggérait que la reprogrammation était un processus stochastique, c'est-à-dire que l'expression des quatre transgènes n'induisait pas le même effet dans chaque cellule d'une population : certaines cellules se reprogrammaient rapidement, d'autres plus tardivement, certaines jamais. Cette vue s'opposait à un modèle déterministe dans lequel la durée de la reprogrammation aurait été fixe et toujours la même. Mais la faible fréquence de la reprogrammation et son caractère stochastique (les cellules ne se reprogramment pas toutes simultanément) rendaient l'analyse moléculaire de ce processus particulièrement délicate. Par l'utilisation de techniques d'analyse de cellules isolées ou de populations cellulaires triées, plusieurs groupes ont montré récemment que la reprogrammation comportait également une part importante de déterminisme, c'est-à-dire d'événements séquentiels reproductibles d'une reprogrammation à une autre.