Chapitre 1. Introduction
1.4 Le développement placentaire
1.4.3 Formation du blastocyste
Au stade blastocyste, deux populations distinctes de cellules sont présentes: celles du TE et celles formant la MCI (Takaoka and Hamada, 2012). Les cellules épithéliales qui composent le TE pompent le fluide interne ce qui forme la cavité du blastocyste appelée le blastocœle (Figure 1-6 F). Le TE est constitué de deux régions dénommées selon leur position par rapport à la MCI. Ainsi, le TE en contact avec la MCI est nommé polaire alors que celui qui n’est pas en contact avec la MCI est qualifié de mural (Figure 1-6 F). Plus tardivement, les TE mural et polaire permettront la différenciation des diverses lignées de cellules trophoblastiques qui composeront le placenta. La MCI se situe accolée à la cavité du blastocœle et va se différencier progressivement en épiblaste (ectoderme primitif) et en endoderme primitif (Figure 1-6 G). L’épiblaste est responsable de la formation de l’embryon à proprement dit alors que l’endoderme primitif contribue à la dérivation de tissus embryonnaires et extraembryonnaires.
1.4.3.1 Facteurs de transcription impliqués dans la première ségrégation cellulaire: MCI versus TE
Comme mentionné précédemment, CDX2 est un facteur de transcription requis pour la différenciation du TE. L’expression de CDX2 dans des cellules ES induit leur différenciation en trophoblastes souches (TS) (Niwa et al., 2005). D’un autre côté, les cellules mutantes pour Cdx2 sont toujours aptes à contribuer au TE dans des embryons chimériques et donc CDX2 agit seulement suivant la première spécification cellulaire (Ralston and Rossant, 2008). De plus, une perte de fonction de CDX2 n’as pas d’impact sur la formation précoce du blastocyste (Strumpf et al., 2005). Suivant la formation du blastocyste chez les mutants Cdx2-/-, l’épithélium externe perd son intégrité et
37 aucune dérivation de cellules trophoblastiques n’a lieu (Strumpf et al., 2005). Donc, Cdx2 est nécessaire au maintien du TE et de ses dérivés, mais un autre facteur clé en amont doit intervenir lors de la spécification.
Figure 1-6. Spécification des premières lignées cellulaires suivant la fertilisation chez la souris. (A-H) Schéma illustrant les changements morphologiques et la détermination cellulaire suite à la fertilisation lors du développement embryonnaire murin. Les rectangles colorés démontrent l’allocation progressive des blastomères totipotents en cellules positionnées à l’intérieur et à l’extérieur, puis en masse cellulaire interne et en trophectoderme. Les différents types cellulaires de l’embryon sont visualisés par un code couleur. Abemb↔Emb., axe abembryonnaire-embryonnaire du blastocyste; DVE, endoderme viscéral distal. Figure inspirée de (Rossant and Tam, 2009).
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Figure 1-7. La signalisation Hippo contrôle la différenciation dépendamment de la position cellulaire.A) Dans les cellules positionnées en périphérie de l’embryon à E3.0, la voie de signalisation Hippo est inhibée ce qui permet à YAP non-phosphorylé de migrer au noyau et d’interagir avec TEAD4 afin de moduler l’expression de gènes spécifiques du trophectoderme, comme Cdx2. B) A contrario, dans les cellules situées vers l’intérieur d’un embryon à E3.0, l’activation de la voie Hippo résulte en la phosphorylation de YAP ce qui le séquestre au cytoplasme et donc dénie son association avec TEAD4 et sa capacité à moduler l’expression génique. De plus, une certaine proportion de YAP est séquestrée au cytoplasme par le biais de son association avec AMOT ce qui empêche également sa migration au noyau. TE, trophectoderme; MCI; masse cellulaire interne. Figure adaptée de (Leung and Zernicka-Goetz, 2013; Takaoka and Hamada, 2012).
EOMES est également un facteur de transcription nécessaire à la spécification du TE. Par contre, le phénotype des embryons Eomes-/- est plus tardif que celui associé à l’inactivation de Cdx2 et
l’expression de CDX2 n’est pas réduite suite à l’invalidation génique de Eomes (Ralston and Rossant, 2008; Russ et al., 2000; Strumpf et al., 2005). Ainsi, le facteur de transcription EOMES interviendrait en aval de CDX2 lors de la spécification du TE. De plus, les facteurs de transcription GATA3 et TCFAP2C favorisent également la détermination du TE en aval et indépendamment de CDX2 (Kuckenberg et al., 2010; Kuckenberg et al., 2012; Ralston et al., 2010). De façon intrigante, les embryons Tead4-/- ont un phénotype plus grave et précoce que ceux Cdx2-/- (Yagi et al., 2007).
Par contre, contrairement à CDX2, l’expression de TEAD4 n’est pas limité au TE lors du développement précoce et donc il est difficile d’envisager qu’il joue un rôle instructif dans la
39 spécification du TE (Rossant and Tam, 2009). Par ailleurs, chez la drosophile et dans les cellules de mammifères, le facteur de transcription TEAD n’agit qu’en coopérant avec son partenaire YORKIE/YAP (Vassilev et al., 2001; Zhao et al., 2008). Ainsi, la disponibilité nucléaire de YAP pourrait être le facteur limitant dans la capacité de TEAD à activer des gènes nécessaires à la spécification du TE, comme Cdx2. Par contre, le patron d’expression de YAP n’a pas encore été caractérisé durant le développement précoce, préalablement à la formation du blastocyste.
D’autre part, l’expression des facteurs de transcription nécessaires à la spécification de la MCI, comme OCT4, NANOG et SOX2, devient restreinte aux cellules situées à l’intérieur du blastocyste seulement suite à la détermination du TE (Rossant and Tam, 2009). Cette restriction d’expression des facteurs requis pour la spécification de la MCI dépend de CDX2. Par exemple, il a été caractérisé que OCT4 et NANOG demeurent exprimés dans le TE des blastocystes Cdx2-/- (Ralston
and Rossant, 2008). Ainsi, la spécification des lignées cellulaires du blastocyste débute par l’activation des gènes cibles du TE et la répression de l’identité MCI dans les cellules situées à l’extérieur. Par la suite, la répression réciproque des facteurs de transcription nécessaires à l’identité du TE par OCT4/NANOG/SOX2 combinée aux fonctions autorégulatrices de OCT4 et CDX2 assurent le maintien de l’identité cellulaire (Beland et al., 2004; Boyer et al., 2005; Chew et al., 2005; Loh et al., 2006; Xu et al., 1999).