• Aucun résultat trouvé

Transgenic enrichment strategies for cardiac cells derived from mouse embryonic stem cells using HSV1-TK-ganciclovir and CD-5-fluorouracil

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Partager "Transgenic enrichment strategies for cardiac cells derived from mouse embryonic stem cells using HSV1-TK-ganciclovir and CD-5-fluorouracil"

Copied!
352
0
0

Texte intégral

(1)

Thesis

Reference

Transgenic enrichment strategies for cardiac cells derived from mouse embryonic stem cells using HSV1-TK-ganciclovir and

CD-5-fluorouracil

HEUKING, Pernilla

Abstract

The aim of this thesis was to enrich for cardiac cells derived from mouse embryonic stem cells (mESC) during differentiation. In order to achieve this aim we tested two different suicide gene-based systems and used lentivectors as means of transgene delivery into the genome of undifferentiated mESC. One transgenic enrichment approach was based on the use of herpes simplex virus thymidine kinase 1 (HSV1-TK). An enrichment of ~20 fold was obtained and demonstrated using flow cytometry after targeting cardiac troponin T. Enriched cells showed retained cardiac phenotypes as shown via RT-PCR and immunocytochemistry.

Spontaneous beating and reactivity to pharmacological stimulation was observed via confocal microscopy after fluo-2 incubation. The second approach based on the suicide gene system composed by cytosine deaminase (CD) and the prodrug 5-fluorocytosine (5-FC). Cardiac enrichment monitored by flow cytometry after staining for cardiac Troponin T reached ~9 fold.

Also in this case, enriched cardiac cells retained their cardiac phenotype. In summary, we report the successful enrichment of cardiac cells derived from mESC [...]

HEUKING, Pernilla. Transgenic enrichment strategies for cardiac cells derived from mouse embryonic stem cells using HSV1-TK-ganciclovir and CD-5-fluorouracil. Thèse de doctorat : Univ. Genève, 2013, no. Sc. 4542

URN : urn:nbn:ch:unige-277304

DOI : 10.13097/archive-ouverte/unige:27730

Available at:

http://archive-ouverte.unige.ch/unige:27730

(2)

Docteur Marisa Jaconi

Transgenic Enrichment Strategies For Cardiac Cells Derived From Mouse Embryonic Stem Cells Using HSV1-TK-Ganciclovir And CD-5-Fluorouracil

THÈSE

présentée à la faculté des sciences de l’Université de Genève pour obtenir le grade de Docteur és sciences, mention sciences pharmaceutiques

par

Pernilla HEUKING

de Holzminden (Allemagne)

Thèse no 4542

GENÈVE

Atelier d’impression ReproMail

2013

(3)
(4)

 

 

 

To 

Margareta and Per‐Ove, 

Irmgard and Siegfried, 

Eva and Rainer, 

Inga and Michael, 

Simon and Emma. 

   

(5)
(6)

 

 

„Wer nicht mehr liebt und nicht mehr irrt,  

der lasse sich begraben.“ 

 

Johann Wolfgang von Goethe 

   

(7)
(8)

stem cells as well as thereof derived differentiated cells are considered potential tools for  detection of pharmacological or side effects within screening assays. 

Since spontaneous differentiation of mouse embryonic stem cells (mESC) into cardiac cells  results in a relatively low percentage of cells within the whole beating embryoid body [1],  enrichment strategies for increasing the cardiac cell number are desirable. The total number  of cardiac cells needed to replace dead cells in a heart after an infarct have been estimated  to  be  around  1 billion cells  [2].  A  homogenous population  of  cardiac  cells would  be  beneficial for the discovery of new cardiac drugs and the detection of cardiotoxicity of drugs  in preclinical phases [3]. 

The aim of this thesis was to enrich for cardiac cells derived from mouse embryonic stem  cells (mESC) during differentiation. In order to achieve this aim we tested two different  suicide gene‐based systems and used lentivectors as means of transgene delivery into the  genome of undifferentiated mESC. Transduced and wild type cells were indistinguishable  based on the assays performed. 

One  transgenic  enrichment  approach  was  based  on  the  use  of  herpes  simplex  virus  thymidine kinase 1 (HSV1‐TK). Upon administration of ganciclovir HSV1‐TK initiates the  phosphorylation of the per se nontoxic prodrug. The activated drug leads to death in  dividing cells. In order to protect differentiating and proliferating cardiac cells this system  was meant to be improved by tetR‐Krab / tetO2 based transcriptional inhibition of the HSV1‐

TK in cardiac cells. The tetR‐Krab expression is driven by a Nkx‐2.5 cardiac promoter. The 

(9)

concentration of 50  μmol ganciclovir was demonstrated to lead to enrichment of cardiac  cells. An enrichment of ~20 fold was obtained and demonstrated using flow cytometry after  targeting cardiac troponin T. Enriched cells showed retained cardiac phenotypes as shown  via  RT‐PCR  and  immunocytochemistry.  Spontaneous  beating  and  reactivity  to  pharmacological stimulation was observed via confocal microscopy after fluo‐2 incubation.  

The second approach based on the suicide gene system composed by cytosine deaminase  (CD) and the prodrug 5‐fluorocytosine (5‐FC). Since ganciclovir is routinely used in a clinical  setting, having an alternative suicide strategy for transplanted cells at hand would be a  benefit. We tested the CD / 5‐FC suicide system in mESC after lentiviral delivery into the  genome of mESC. Transduced cells were analyzed in comparison to wild type and mock  transduced controls. Transduced and wild type cells were indistinguishable based on the  assays  performed.  The  system’s  functionality  in  combination  with  the  prodrug  5‐

fluorocytosine could be shown in mESC and during differentiation. A bystander effect for  the CD/5‐FC suicide system was noticed in mESC, however it was less strong than the one  observed for the HSV1‐TK / ganciclovir system. No synergistic effect concerning cell killing  was observed after combining the CD and HSV1‐TK based suicide genes in transduced mESC. 

Cardiac enrichment monitored by flow cytometry after staining for cardiac Troponin T  reached ~9 fold. Also in this case, enriched cardiac cells retained their cardiac phenotype. 

In summary, we report the successful enrichment of cardiac cells derived from mESC after  lentiviral transduction with either the CD / 5‐FC suicide gene system or the HSV1‐TK /  ganciclovir suicide gene system in combination with the tetR‐Krab / tetO2

 

(10)

outils pour des études pharmacologiques, comme la détection d’effet pharmacologique et  aussi la recherche d’effet secondaire lors des « screenings ». 

Le taux de différentiation spontanée des cellules souches embryonnaires de souris (mESC)  en cellules cardiaques est relativement faible au sein des corps embryonnaires battants [1],  suggérant de nouvelles stratégies d’enrichissement des cellules cardiaques. Le nombre total  de cellules cardiaques nécessaires pour remplacer les cellules mortes dans un cœur après un  infarctus a été estimé à 1 milliard de cellules [2]. Une population homogène de cellules  cardiaques serait favorable pour la découverte de nouveaux médicaments pour le cœur et  aussi pour la détection de la cardiotoxicité des médicaments lors des phases précliniques  [3]. 

L’objectif de cette thèse a  été d’augmenter l’efficacité  de  différentiation  des  cellules  souches embryonnaires de souris (mESC) en cellules cardiaques. Pour atteindre cet objectif,  nous avons testé deux différents systèmes de gêne suicide en utilisant des lentivecteurs  comme système de transport et d’intégration des transgènes dans le génome des mESC  indifférenciées. La distinction entre les cellules transduites et  les cellules sauvages étaient  impossible à effectuer sur la base des analyses effectuées. 

Une approche transgénique d’enrichissement a été basée sur l’utilisation du gène Herpès  simplex virus thymidine kinase 1 (HSV1‐TK). Lors de l’administration de ganciclovir sur les  cellules, cette dernière est phosphorylée par HSV1‐TK et devient ainsi toxique, entrainant  la  mort des cellules en division. Afin de protéger les cellules cardiaques prolifératives et en 

(11)

de gêne suicide est fonctionnel dans les mESC pendant la différentiation cardiaque. La  distinction entre les cellules transduites et   les cellules sauvages étaient impossible à  effectuer sur la base des analyses effectuées. Une utilisation de 50 µmol de ganciclovir 

pendant 6 jours entre le 8ème jour et le 14ème jour de différentiation permet d’obtenir un  enrichissement des cellules cardiaques. Un enrichissement par un facteur 20 a été obtenu et  quantifié par cytométrie en flux en vérifiant l’expression du facteur cardiaque Troponine T. 

Les  cellules  enrichies  conservent  un  phénotype  cardiaque  vérifié  par  RT‐PCR  et  immunomarquage.  Après  incubation  avec  du  fluo‐2,  la  réactivité  à  des  stimulations  pharmacologiques des battements spontanés des cellules cardiaques a été enregistrée par  microscopie confocale. 

La seconde approche a consisté en un système de gêne suicide composé par la cytosine  déaminase (CD) et le pro‐médicament 5‐fluorocytosine (5‐FC). Comme le ganciclovir est  couramment utilisé en milieu clinique, une stratégie alternative pour la transplantation de  cellules cardiaques semble intéressante. Nous avons testés le système CD / 5‐FC dans les  mESC après transduction dans le génome de ces dernières. Les cellules transduites ont été  analysées en comparaison des cellules sauvages et des cellules contrôles négatives mock. La  distinction entre les cellules transduite et   les cellules sauvages étaient impossibles à  effectuer sur la base des analyses effectuées. La fonctionnalité du système en combinaison  avec le pro‐médicament 5‐FC a pu être démontrée dans les mESC en différentiation. Un  effet « bystander » a été observé dans ce système ce dernier restant cependant moins  important que  dans le système HSV1‐TK / ganciclovir. Aucun effet synergique concernant la  destruction des cellules a été observé en combinant les deux systèmes dans les mESC 

(12)

cardiaques enrichies ont conservées leur phénotype. 

En résumé, nous présentons la réussite de l’enrichissement de cellules cardiaques dérivées  de mESC après transduction lentiviral soit avec le système de gêne suicide CD / 5‐FC, soit  avec le système de gêne suicide HSV1‐TK / Ganciclovir en combinaison avec la construction  TetR‐Krab / tetO2

   

(13)
(14)

ABBREVIATIONS ... XVII  THESIS OBJECTIVE... XX 

 

INTRODUCTION 

1. BRIEF HISTORY OF STEM CELLS ... 1 

2. EMBRYONIC STEM CELLS ... 6 

2.1. THE DEVELOPING EMBRYO ... 6 

2.2. DERIVATION OF PLURIPOTENT STEM CELLS FROM THE MOUSE EMBRYO ... 7 

2.3. PLURIPOTENCY ... 9 

2.4. PATHWAYS IN PLURIPOTENCY ... 10 

2.4.1. LIF ... 10 

2.4.2. BMP4 ... 12 

2.4.3. Wnt/β‐catenin ... 12 

2.5. TRANSCRIPTION FACTORS INVOLVED IN PLURIPOTENCY ... 13 

2.5.1. Nanog ... 13 

2.5.2. Oct4 ... 14 

2.5.3 Sox2 ... 15 

2.6. THE CHROMATIN STATE IN ESC ... 16 

2.7. THE METABOLISM IN ESC ... 16 

3. CARDIAC DIFFERENTIATION ... 18 

3.1. THE HEART ... 18 

3.2. CARDIOGENESIS ... 18 

3.2.1. Markers throughout cardiogenesis ... 20 

3.3. THE HEART FIELDS ... 25 

3.3.1. The first heart field and its markers ... 27 

3.3.2. The second heart field and its markers ... 27 

4. ENRICHMENT STRATEGIES FOR CARDIAC CELLS ... 29 

4.1. NON TRANSGENIC CARDIAC ENRICHMENT ... 31 

4.1.1. Isolation of cardiac progenitors ... 32 

4.1.2. Membrane proteins used for isolation and enrichment ... 34 

4.1.3. Stimulation to cardiac commitment via supplements ... 35 

4.1.4. Physical means ... 41 

4.1.5. Cardiomyocyte specific dyes ... 44 

4.2. TRANSGENIC CARDIAC ENRICHMENT ... 46 

4.2.1. Drug resistance genes ... 47 

4.2.2. Fluorescent reporter genes ... 50 

4.2.3. HSV1‐TK ... 51   

(15)

5.2. CYTOSINE DEAMINASE ... 64 

6. TRANSGENIC PROMOTER REPRESSION ... 68 

6.1. TRANSCRIPTION REGULATING SYSTEM BASED ON LIGANDS ... 68 

6.1.1. Tetracycline (Tc)‐controlled trans‐activator (tTa) tet‐off system ... 69 

6.1.2. Reverse tc‐controlled trans‐activator (rtTa) tet‐on system ... 70 

6.1.3. Trans‐silencer tTs system ... 70 

6.1.4. TetRKrab‐tet0 system ... 71 

7. REFERENCES FOR INTRODUCTION ... 77 

  MATERIALS AND METHODS  8. CELL CULTURE ... 107 

8.1. MESC CULTURE ... 107 

8.2. DIFFERENTIATION OF MESC TO MEBS ... 108 

8.3. % BEATING DURING DIFFERENTIATION ... 109 

8.4. HL‐1 CELLS ... 109 

8.5. 293T HEK CELLS ... 110 

8.6. LIF PRODUCTION ... 110 

8.7. GANCICLOVIR AND 5‐FLUOROCYTOSINE USED IN CELL CULTURE ... 110 

9. LENTIVIRUSES... 112 

9.1. LENTIVIRAL PRODUCTION ... 112 

9.2. LENTIVIRAL TRANSDUCTION AND SELECTION OF TRANSDUCED MESC ... 112 

9.3. LENTIVIRUS TITRATION ... 113 

10. PROLIFERATION AND APOPTOSIS ANALYSIS ... 114 

10.1. GROWTH CURVES ... 114 

10.2. DNA LADDERING ... 114 

10.3. XTT PROLIFERATION ANALYSIS ... 115 

11. IMMUNOCYTOCHEMISTRY ... 117 

12. CELL CYCLE ANALYSIS ... 119 

13. CARDIAC TROPONIN T STAINING FOR FACS ANALYSIS ... 120 

14. FLUO‐2 INCUBATION ... 122 

15. WESTERN BLOT ... 123 

(16)

16.4. PURIFICATION OF VECTORS FROM BACTERIA... 127 

16.5. DIGESTION AND LIGATION OF VECTORS ... 127 

16.6. PCR GELS ... 128 

16.7. GENOMIC DNA EXTRACTION AND PCR FOR TRANSGENE INTEGRATION ... 128 

16.8. RNA ISOLATION AND RT‐PCR ... 130 

16.9. QUANTITATIVE RT‐PCR ... 132 

17. CLONING ... 133 

17.1 EF1Α‐HSV1‐TK ... 133 

17.2. EF1Α‐CD LENTIVECTOR ... 133 

17.3. SFFV‐CD LENTIVECTOR... 138 

17.4. SFFV‐TK LENTIVECTOR ... 139 

17.5. EF1Α‐GFP LENTIVECTOR ... 140 

17.6. HSV1‐TK MOCK ... 140 

18. STATISTICAL ANALYSIS ... 141 

19. REFERENCES FOR MATERIALS AND METHODS ... 142 

  RESULTS  20. ENRICHMENT MESC USING HSV1‐TK AND TETR‐KRAB ... 143 

20.1. TRANSDUCTION, SELECTION AND ANALYSIS OF TRANSGENIC MESC ... 143 

20.2. CHARACTERIZATION OF TRANSGENIC CELLS DURING DIFFERENTIATION ... 153 

20.3. CHARACTERIZATION OF THE EF1Α PROMOTER ... 159 

20.4. CHARACTERIZATION OF NKX‐2.5/E PROMOTER ... 166 

20.5. TIME FRAME FOR GANCICLOVIR EXPOSURE DURING DIFFERENTIATION FOR CARDIAC ENRICHMENT ... 172 

20.6. ANALYSIS OF CARDIAC ENRICHMENT ... 180 

20.7. ANALYSIS OF ENRICHED CARDIAC CELLS ... 187 

21. HL‐1 CELLS AS A MODEL OF PROLIFERATING CARDIAC CELLS ... 193 

21.1. TRANSDUCTION AND SELECTION OF TRANSGENIC HL‐1 CELLS ... 194 

21.2. CARDIAC STAINING VIA ICC ON HL‐1 CELLS ... 195 

21.3. CELL PROLIFERATION ASSAY DURING GANCICLOVIR EXPOSURE ... 196 

21.4 REALTIME PCR TARGETING HSV1‐TK EXPRESSION LEVELS IN HL‐1 CELLS ... 198 

21.5 WESTERN BLOT ... 200 

22. RESULTS CYTOSINE DEAMINASE ... 201 

22.1 TRANSDUCTION, SELECTION AND CHARACTERIZATION OF TRANSGENIC MESC/MEBS ... 201 

22.2 PROLIFERATION ANALYSIS FOR CD TRANSDUCED MESC IN THE PRESENCE OF 5‐FC ... 212 

(17)

 

DISCUSSION 

24. TRANSDUCTION OF TRANSGENIC CELLS ... 237 

25. CHARACTERIZATION OF TRANSGENEIC MESC ... 240 

26. DIFFERENTIATION ... 246 

27. TIME FRAME FOR CARDIAC ENRICHMENT AND CARDIAC ENRICHMENT ... 252 

28. TRANSCRIPTIONAL INHIBITION OF HSV1‐TK EXPRESSION ... 256 

29. CD BASED SUICIDE SYSTEM ... 261 

30. REFERENCES FOR DISCUSSION ... 266 

  ANNEXES  31. VIABILITY ASSAY OF A MOCK HSV1‐TK CONSTRUCT ... 277 

32. KOZAK SEQUENCE UPSTREAM THE START CODON OF THE CD TRANSGENE ... 280 

33. HANGING DROPS ... 280 

34. CELL CYCLE IN MESC IN COMPARISON TO MEBS ON DAY EIGHT OF DIFFERENTIATION ... 281 

35. EXPRESSION OF CONNEXINS IN MESC AND MEBS ... 282 

36. RESULTS CLONING ... 283 

36.1. RESTRICTION DIGESTION OF NKX‐2.5‐TETR‐KRAB AND EF1ΑTETO2‐HSV1‐TK ... 283 

36.2. RESTRICTION DIGESTION OF NKX‐2.5‐GFP ... 283 

36.3. RESTRICTION DIGESTION OF EF1ΑPENTR ... 284 

36.4. RESTRICTION DIGESTION OF CD‐PENTR ... 284 

36.5. RESTRICTION DIGESTION OF LENTIVECTOR P2K7 ... 285 

36.6. RESTRICTION DIGESTION OF EF1Α‐CD ... 285 

36.7. RESTRICTION DIGESTION OF LENTIVECTOR LEGO‐IG2‐PUROR ... 286 

36.8. RESTRICTION DIGESTION OF CD‐PT7BLUE... 286 

36.9. RESTRICTION DIGESTION OF SFFV‐CD ... 287 

36.10. RESTRICTION DIGESTION OF SFFV‐HSV1‐TK ... 287 

(18)

37.4. TETRKRAB IN NKX‐2.5P/E‐TETRKRAB ... 298 

37.5. EF1Α IN EF1ΑTETO2‐GFP ... 300 

37.6. GFP IN EF1ΑTETO2‐GFP ... 302 

37.7. NKX‐2.5P/E IN NKX‐2.5P/E‐GFP ... 304 

37.8. GFP IN NKX‐2.5‐GFP ... 307 

37.9. CD IN ENTRY CLONE ... 309 

37.10. EF1Α IN EF1Α‐CD ... 313 

37.11. CD IN EF1Α‐CD ... 317 

37.12 CD IN SFFV‐CD ... 319 

37.13. TK IN SSFV‐TK ... 322 

38. REFERENCES FOR ANNEXES ... 324 

39. CURRICULUM VITAE ... 325 

40. ACKNOWLEDGEMENTS ... 327 

 

   

(19)

BMP    bone morphogenetic protein  BSA     bovine serum albumin  CBT    cell based therapy  CD    cytosine deaminase  CGR8     mouse embryonic stem cells 

CMV    promoter element derived from the cytomegalovirus  CO2    carbon dioxide 

cPPT    central polypurine tract  cTNT    cardiac troponin T 

d    refers to the day of in vitro mESC differentiation  DMSO    dimethylsulfoxide 

DNA    deoxyribonucleic acid  E     enhancer element  

Ex    x days of embryonic development in vitro after fertilization  EBs    embryoid bodies 

EC    embryonal carcinoma  EF1α    elongation factor 1 α  EpiSC    epiblast stem cell  ESC     embryonic stem cells 

FACS    fluorescence activated cell sorting  5‐FC    5‐Fluorocytosine 

FDA    food and drug administration  FGF    basic fibroblast growth factor  FHF    first heart field  

5‐FU    5‐Fluorouracil  GCV    ganciclovir 

(20)

GDEPT    Gene directed enzyme prodrug therapy  GFP    green fluorescent protein 

GJIC    gap junctional intercellular communication  hESC     human embryonic stem cells 

HF    head fold 

hiPSC    human induced pluripotent stem cells  HSV1‐TK  herpes simplex virus 1 thymidine kinase  ICM     inner cell mass 

IRES     internal ribosome entry site  Isl1    Insulin gene enhancer protein 

ISSCR    international society for stem cell research  ihESC    induced human embryonic stem cells  imESC    induced mouse embryonic stem cells  iPSC    induced pluripotent stem cells  Jak    janus kinase signal 

LIV    leukemia inhibitory factor  LTR     long terminal repeat 

MAPK    mitogen‐activated protein kinase  MEF    mouse embryonic fibroblasts  mESC     mouse embryonic stem cells  mRNA    messenger Ribonucleic acid  MHC    myosin heavy chain 

MICP    multipotent Isl1+ cardiovascular progenitor cells  mRNA    messenger Ribonucleic acid 

MS    mass spectrometry 

NIH    national institute of health 

(21)

PFA     parafinformaldehyd  PGI2    prostaglandin I2  PrEct    primitive ectoderm  PrEn    primitive endoderm  PS    primitive streak 

qRT‐PCR  quantitative reverse transcription polymerase chain reaction  RCR     replication competent retrovirus 

RT‐PCR   reverse transcription polymerase chain reaction  rESC    EpiSC reprogrammed into mESC like cells 

SHF    second heart field 

smMHC  smooth muscle myosin heavy chain  SSEA‐1   stage‐specific embryonic antigen 1 

SV40    promoter derived from the Simian virus 40  TetR    tet repressor 

TK    thymidine kinase 

TMRM   tetramethylrhodamine methyl ester perchlorate  VE    visceral endoderm 

WPRE    woodchuck hepatitis virus posttranscriptional regulatory element 

   

(22)

The aim of the thesis was to enrich and characterize mESC derived cardiomyocytes. An  enriched population of mESC derived cardiac cells could be beneficial for drug testing assays  or animal experiments with the aim of cell replacement therapies. 

To achieve this aim, we transduced mESC with the HSV1‐TK and exposed cells to the  prodrug ganciclovir during differentiation in order to enrich for cardiac cells via a negative  selection. The HSV1‐TK suicide gene has been used on hESC for cardiac enrichment already  by Anderson et al. [4]. We wanted to improve the system to select cardiac cells not only  after their exit of the cell cycle, but already earlier during the first commitment of cells to  the cardiac lineage. Therefore we used a system that should repress expression of the  suicide protein HSV1‐TK in early cardiac cells. By these means the susceptibility of early, still  dividing cardiac cells to the activated ganciclovir should be inhibited.  

The transcriptional inhibition of HSV1‐TK in early cardiac cells was based on TetR‐Krab  expression [2]. As Nkx‐2.5 is one of the earliest cardiac markers [3], we made use of a Nkx‐

2.5 promoter to drive expression of the TetR‐Krab in cardiac cells exclusively. This promoter  should trigger expression of a TetR‐Krab protein in early cardiac cells. Furthermore, the  EF1α promoter, driving expression of the HSV1‐TK, was modified. Two repeats of the tetO 

sequence, named tetO2 after fusion, were cloned into the EF1α promoter. In early cardiac  cells,  the  Nkx‐2.5 promoter should  trigger  expression  of the TetR‐Krab transcriptional 

repressor that would bind to the tetO2 sequence of the EF1α promoter. By these means the  expression of HSV1‐TK is meant to be silenced in early cardiac cells.  

To achieve the aim mentioned above, we tested a second suicide system for enrichment of  cardiac cells, that involves the use of cytosine deaminase (CD) in combination with the 

(23)

diffusion. Since cardiac cells are within the earliest cells to exit the cell cycle, non cardiac  and still cycling cells are sensible to the activated 5‐FC and die. By a negative selection non  cardiac cells should get killed while cardiac cells survive 5‐FC treatment. 

The thesis novelty consists in the evaluation of the TetR‐Krab / tetO2 as well as the CD  system in  mESC during  differentiation  for  cardiac  enrichment,  the  characterization  of  transduced and enriched cardiac cells. To our best knowledge, the TetR‐Krab modified  HSV1‐TK / ganciclovir system has not been studied before for cardiac enrichment. While  HSV1‐TK / ganciclovir based strategies have been used for the enrichment of hESC derived  cardiac cells, this strategy has not yet been combined with the TetR‐Krab / tetO2 system. As  far as we know, neither the suicide system CD / 5‐FC has been characterized in mESC nor  used with the aim of cardiac enrichment on mESC. 

 

 

(24)

INTRODUCTION 

1. Brief history of stem cells 

Research on stem cells could be considered quite a young filed of research taking into  account the fact that first mouse embryonic stem cell lines were obtained in the 1980s [5,  6]. It took almost two decades to see the successful derivation of the first human embryonic  stem cell line [7]. However, the beginnings of stem cell research date back as long as 50  years [8]. 

Research on pluripotent stem cells emerged with the derivation of a murine inbred 129  strain in 1954, showing a 10% higher incidence [9] of testicular teratoma in comparison to  other mouse strains. Stevens et al. demonstrated that a certain degree of the observed  cancer cells remained in an undifferentiated state while, at the same time, some cells within  the teratoma had the ability to differentiate into different somatic cell types of the adult  mouse organism [9]. 

An  important  achievement  was  gained  by  Kleinsmith  and  Pierce.  They  strengthened  Stevens’ findings by demonstrating the multipotent potential of single embryonal carcinoma  cells. They transplanted one embryonal carcinoma cell per animal before analyzing and  characterizing so derived multipotential cell lines [10]. 

The discovery of the multipotentiality of described carcinoma cells as well the similarity of  structures in the derived tumors to early embryos inspired researchers to directly implant  d1 to d6 embryo cells into testes of the 129 mouse strain [8]. Resulting cells had the same  characteristics as the testicular teratoma cell lines of the 129 strain mice. By these means 

(25)

demonstrated. Both resulting carcinoma lines could be transplanted for prolonged periods  and were demonstrated to originate from pluripotent stem cells [11]. 

Over  years,  conditions  for  the  culture  of  pluripotent  teratocarcinoma  cell  lines  have  considerably improved [8], together with the knowledge on culture conditions as well as  tools to examine cell characteristics like for e.g. pluripotency markers. The enzyme alkaline  phosphatase was the very first target to be found to be expressed in embryonal carcinoma  cells [12]. Later on, pluripotency‐related antibodies, like stage‐specific embryonic antigen 1  (SSEA‐1) was found to be specific for mouse embryonal carcinoma cells, while stage‐specific  embryonic  antigens  3 (SSEA‐3)  and  4  (SSEA‐4)  were  found  to  be specific  for  human  embryonal carcinoma cells [8]. Alkaline phosphatase assays and the described antibodies to  define pluripotent cells are now widely used for the in vitro characterization of bona fide  pluripotent stem cells. 

As mentioned above, the two labs of Evans and Kaufman as well as Martin were the first to  report the  successful derivation of mouse  ESC from mouse  blastocysts  that could  be  cultured continuously [5, 6] before Thomson et al. [7] published the derivation of human  ESC about  17 years later. In  2001  the  group of  Lior  Gepstein characterized the  first  cardiomyocytes derived from hESC [13] demonstrating the occurrence of beating clusters  within the 8% of differentiating  embryoid bodies (EB), obtained from aggregated ESC  clusters allowed to differentiate. 

It is estimated that close to 1000 hESC have been derived so far [14, 15]. Quite some effort  has been performed to set general standards for characterizing and comparing hESC lines  [16]. The National Institute of Health (NIH) currently has 91 hESC lines approved for NIH‐ or  publically‐funded research and further 83 cell lines pending for approval. Besides the NIH, 

(26)

the International Stem Cell Forum has set up standards for comparing different derived  lines. The forum was founded in 2003 by experts in the field during a meeting in London. 

Until 2005, 75 hESC lines were studied by the participating labs of the International Stem  Cell Initiatives (ISCI I and II) [17, 18]. 

In 2006 stem cell science was “revolutionized” with findings of a Japanese lab. Yamanaka  and Takahashi were the first researchers to demonstrate the successful reprogramming of  somatic cells into embryonic like stem cells, called induced pluripotent stem cells (iPSC) [19]. 

By forced expression after retroviral transduction of the following transgenes Oct3/4, Sox2,  c‐Myc, and Klf4, mouse fibroblasts could adopt a stem cell‐like phenotype. Yamanaka,  together with John B. Gurdon, was awarded with the Nobel Prize in Physiologie or Medicine  in 2012 for his findings [20]. In 2007 the successful reprogramming of human fibroblasts was  achieved [21]. Derivation and culture of induced miPSC and hPSC would probably not have  been possible without the knowledge on the marker expression profile of ESC. 2007 was an  important year for stem cell research for another reason as well. Besides the successful  derivation of hiPSC, Sir Martin J. Evans together with Mario R. Capecchi and Oliver Smithies  obtained the Nobel Prize in Physiology/Medicine "for their discoveries of principles for  introducing specific gene modifications in mice by the use of embryonic stem cells" [22]. 

Ever since iPSC have been raising the hope of circumventing the ethically critical destruction  of human embryos for deriving hESC lines. Improving the efficiency of deriving iPSC as well  as defining, characterizing and comparing iPSC with other pluripotent cell lines are highly  investigated nowadays, as differences are becoming evident and seem to greatly depend on  epigenetic modifications linked to the method used for the reprogramming. 

(27)

Another feature rendering iPSC very important to the scientific community is the possibility  of generating iPSC as models of human diseases, when iPSC are derived from patient cells.  

In doing so, researchers are able to investigate the molecular basis of diseases during early  embryogenic  development.  The  possibility  at  hand  to  investigate  on  e.g.  genetic  modifications and to follow up pharmacological effects at a cellular level of the pathologic  disease profile renders iPSC highly valuable and interesting.  

Besides fundamental research, the pluripotent characteristics of iPSC have raised the hope  to circumvent the immune rejection drawback of hESC, making iPSC valuable candidates in  clinical settings addressing future cell therapy options [23]. iPSC are assumed to sidestep  immunological difficulties in the context of cellular transplantation therapies, the rational  for this assumption being that iPSC derived from the patient are autologous. However, only  very recently Zhao et al. demonstrated that among ESC and iPSC, both derived from B6 mice  and injected back into B6 mice, the iPSC are the ones triggering the higher level of immune  response in the B6 mice. The authors explained these observations with the finding that the  expression profile and level were different for some immunogenicity related genes in iPSC  compared to ESC [24]. These findings indicate that more effort needs to be invested in  understanding transcriptional and epigenetic differences between iPSC and ESC before  evaluating their possible contribution to regenerative medicine. 

Several countries have commissioned their regulatory authorities to guide cell therapies  towards clinical applications. How to define safety in patients, quality of cells and how to  validate upscaling procedures are hurdles to overcome before proposing various types of  stem cells for cell therapy [25]. Furthermore, many nonprofit organizations (see reference  [26] for extensive review), including the International Society for Stem Cell Research (ISSCR), 

(28)

published guidelines that point out some valuable considerations and recommendations for  the process of taking stem cell research into clinics [23]. 

Nowadays, clinical stem cell trials approved by American or British authorities account for  myocardial infarctions, diabetes and injuries of the central nervous system, for instance  [27]. 

 

   

(29)

2. Embryonic stem cells 

2.1. The developing embryo 

After fertilization, the mammalian embryo starts dividing independently of extrinsic signals  [28]. Blastomeres at the 4‐cell stage can be divided into two groups based on their Oct4  kinetics [29]. At the 8‐cell stage each blastomere undergoes apical basal polarization [30]. In  this developmental phase different forms of cellular divisions occur [31]. There are some  cells that perform cell division in a symmetric way. Both resulting daughter cells will be part  of the outside region of the embryo. Cells that, on the other hand, perform asymmetric cell  division will donate one daughter cell to the outer and the other daughter cell to the inner  region of the developing embryo [29]. Also intermediate forms between symmetric and  asymmetric cell divisions exist [31]. The inside region will eventually develop into the inner  cell mass and subsequently the epiblast [29]. 

After the very first divisions in murine embryos, the morula is formed at day 2.5 after  fertilization [32] and will give rise to the inner cell mass (ICM) in the early blastocyst [33], as  can be seen in Figure 1. At this time point, the trophoectoderm (TE) surrounds the ICM and  will develop into the extraembryonic cells that, at later stages, support the embryo as  placenta tissue [32]. In vivo, the ICM gives rise to the epiblast and the primitive endoderm  (PrEn) during the late blastocyst stage (Figure 1). The epiblast will form the primitive  ectoderm (PrEct) and subsequently the embryo [34]. PrEct is still pluripotent but will lose  this characteristic upon the subsequent formation of the three germ layers [32]. 

(30)

Figure 1. Representative illustration of the early mouse embryonic development of the morula, over  the early and late blastocyst‐ until the egg cylinder stage.  The morula divides and develops into the  cells of the inner cell mass (ICM) and the trophoectoderm (TE). Later in development, the ICM will  give rise to the epiblast and the primitive endoderm (PrEn) during the late blastocyst stage. At the  egg cylinder stage, the early embryo implants into the uterus. The epiblast will develop into the  primitive ectoderm (PrEct), while the primitive endoderm will result in visceral endoderm (VE) and  parietal (PE). (Taken from [32]). 

The egg cylinder stage (Figure 1) is reached after implantation into the uterus. From this  time  point  on,  the  embryo  is  receptive  to  extrinsic  signaling  [28].  During  further  development, the PrEn gives rise to the visceral (VE) and parietal (PE) endoderm.  

 

2.2. Derivation of pluripotent stem cells from the mouse embryo 

So  far, mESC have  been  derived  from  preimplantation  embryos [35].  To keep  mESC  pluripotent they need to be cultured either on growth‐inactivated fibroblast feeder cells, in  conditioned media or in the presence of the leukemia inhibitory factor (LIF). 

While adult stem cells divide asymmetrically and by these means retain their number as well  as sustain the tissue they differentiate into, ESC differentiate by symmetric divisions. In 

(31)

main characteristics of ESC are that they can be kept in culture for extended periods of time  while they keep the feature of pluripotency [37]. ESC can therefore give rise to the three  germ layers and during further differentiation develop into every somatic cell type in the  adult organism. However, ESC cannot organize themselves to form an individual [34]. 

Regardless if mESC have been derived from epiblast or earlier pre‐epiblast embryonic  stages, mESC lines are reported to share the same molecular and phenotypic characteristics  [28]. mESC lines derived from later stages than the preimplantation embryo have been  successfully obtained as well. These cells are no longer called ESC, but post implantation  epiblast stem cells (EpiSCs). Morphologically they seem to resemble human ESC (hESC)  rather than mESC, since they grow as thinner layers. Similarly, they need FGF2 and activin to  keep their pluripotent state and, by this dependency, even more resemble hESC rather than  mESC  [38].  The  epigenetic  state  as  well  as  the  signals  regulating  pluripotency  and  differentiation in mEpiSCs are different from the ones in mESC [39]. These findings put new  emphasis on the question whether mouse and human ESC are derived from the same  embryonic developmental stage. Nevertheless, by culturing EpiSCs in the presence of LIF for  2‐5 weeks, Bao et al. demonstrated that EpiSCs can be reprogrammed in mESC like cells,  that authors named reprogrammed ESC (rESC) [40]. Differentiation of mESC into EpiSCs is in  turn possible as well by culturing mESC in the presence of FGF2 and activin [41].  

The morphology of mouse mESC is marked by a high nucleus to cytoplasma volume ratio  and they grow as tightly packed three dimensional colonies. hESC lines rahter grow as  monolayers [32]. 

   

(32)

2.3. Pluripotency 

Pluripotency defines the capacity of ESC to develop into every cell type that exists in an  adult organism. When injected into a blastocyst, ESC are able to form an entire organism. 

However, since they cannot contribute to the formation of trophoectoderm, for example,  ESC are considered not totipotent, like a fertilized egg is, but pluripotent. To ascertain  pluripotency in vitro, cells are injected into SCID mice and resulting teratoma are analyzed  for the expression of all three germ layers [32].  

Markers for pluripotency analysis include both transcription factors and surface markers. 

Best studied transcription factors are Oct3/4, Sox2 and Nanog. These three factors have  target genes in common [42] and are important key regulators of pluripotency. They are  characteristic for both human and mouse ESC. Surface markers, on the other hand, differ  between species [32]. SSEA‐1 for example is a pluripotency marker for mouse ESC, while  SSEA‐3, SSEA‐4 and Tra‐1‐81 are rather surface markers that are expressed on human ESC. 

Another marker of pluripotency for both human and mouse ESC is the alkaline phosphatase  [43]. 

Both EpiSCs  and  mESC  can  form teratomas upon  injection  into  immunocompromized  animals, the hallmark of pluripotency. Furthermore, ESC are able to functionally integrate  and contribute to the formation of chimeric organisms, upon transfer of ESC into the ICM of  a E3.5 blastocyst [43]. This ability is not shared by EpiSCs and only mESC can contribute to  chimerism, and by these means reveal what is called “naïve pluripotency” by Nichols and  Smith [28]. EpiSCs on the other hand are considered to possess a “primed pluripotency” as  they can form teratomas upon injection into mice but were so far unable to integrated into 

(33)

2.4. Pathways in pluripotency 

2.4.1. LIF 

As can be seen in Figure 2, leukemia inhibitory factor (LIF) is a cytokine that belongs to the  IL6 family. It is one important factor required for the maintenance of the pluripotent state in  mESC in the presence of serum. It is produced by feeder cells, is present in conditioned  media from feeders and can also be added extrinsically.  

Upon binding of LIF to its receptor, the formation of a heterodimer consisting of the LIF  receptor  β and gp130 on the cell membrane is initiated. Subsequently the transcription  factor Stat3 is activated over a Janus Kinase (Jak) signal [32]. After phosphorylation and  dimerization, Stat3 moves into the nucleus and acts as a transcription factor activating  genes necessary for pluripotency. See Figure 2 for illustration. 

The group of Takashi created a fusion protein consisting of Stat3 and the binding domain of  an estrogen receptor. A synthetic tamoxifen derivative could maintain the pluripotent state  of mESC being transfected with the fusion protein upon withdrawal of LIF but still in the  presence of serum [44]. 

 

(34)

 

Figure 2. Overview of the different signaling pathways mediating pluripotency in mESC. The  Wnt/βcatenin,  BMP4  and  LIF  pathway  represent  important  signaling  cascades  regulating  pluripotency in the nucleus. These pathways result in the activation of important pluripotency related  transcription factors like Sox2, Oct4, Nanog and Stat3, which ultimately preserve pluripotency in  mESC. (Taken from [43]). 

 

One target of the LIF‐Stat3 signaling is c‐myc [32] that was shown to be important also  within mESC [45]. Upon withdrawal of LIF, Myc mRNA levels decrease and the Myc protein  gets phosphorylated and subsequently degraded [45]. 

LIF, however, has been found dispensable for the embryonic development in mice in vivo as  some LIF‐mutant mice were shown to survive until adulthood [46]. Moreover, serum seems  to be required in addition to LIF to maintain the pluripotency of mESC [43].  

 

(35)

2.4.2. BMP4 

There is another pathway being important to sustain self‐renewal, which is a characteristic  of pluripotency. This pathway is signaling over bone morphogenetic protein‐4 (BMP4) as  illustrated in Figure 2. In contrast to LIF, BMP4 is present in fetal calf serum. In BMP4‐free  media, LIF alone cannot sustain pluripotency and differentiation into neurons occurs. In  other words, LIF and BMP4 together are able to maintain pluripotency in the absence of  feeder cells and serum [47].  

BMP4  is  acting  via  the  Smad  pathway  and  triggers  the  expression  of  “inhibitor  of  differentiation” (Id) genes [47]. In the presence of LIF, Id genes activated by BMP4 prevent  the  differentiation  into  the  neural  lineage.  In  the  absence  of  LIF;  BMP4  triggers  differentiation of cells into mesoderm and endoderm [47]. 

 

2.4.3. WNT/Β‐CATENIN  

Besides LIF and BMP4 signaling, the canonical Wnt/β‐catenin pathway is also involved in  maintaining the pluripotent state of both mouse and human ESC [48]. As can be seen in  Figures 2 and 3, upon binding of the Wnt protein on the surface receptor Frizzled (Fzd), the  glycogen‐synthase kinase‐3 (GSK3) gets inhibited, leading to a reduced degradation and,  thus, increased levels of  β‐catenin [43]. After translocation to the nucleus,  β‐catenin acts  together with members of the Tcf transcription factors to form complexes that mediate  gene expression. As shown in Figure 3, Tcf3 represses the pluripotency genes Oct4, Nanog  and Sox2.  β‐catenin blocks the suppressive function of Tcf3 [49, 50]. Subsequently, the  target genes Oct4, Nanog and Sox2 are activated [48]. Berge et al. demonstrated the 

(36)

dependency of mESC for Wnt signals, in contrast to EpiSCs [51].  β‐catenin does not only  operate with Tcf3, but promotes pluripotency together with Tcf1 [50]. 

 

Figure 3. Wnt/βcatenin, E‐cadherin and LIF pathways in mESC are involved in the maintenance of  pluripotency in mESC. The correlation between the Wnt pathway and the Tcf3 and Tcf1 proteins are  illustrated. After mobilization of βcatenin into the nucleus, it complexes with Tcf3. By these means  Tcf3’s  suppressive  function  on  pluripotency  genes  like  Oct4  is  abolished  and  pluripotency  is  maintained. In a complex with Tcf1, βcatenin activates pluripotency associated genes. (Taken from  [49]). 

 

2.5. Transcription factors involved in pluripotency 

Three  transcription factors have been  shown to play a major role in  maintaining  the  pluripotent state of both the inner cell mass and embryonic stem cells: Nanog, Oct3/4 and  Sox2.  

2.5.1. NANOG is a transcription factor that is found in both human and mouse pluripotent  stem cells [52]. While Nanog is necessary for the formation of germ cells [52], it does not 

(37)

reported a trend towards differentiation of cells upon transient downregulation of Nanog,  but not commitment to differentiation. Furthermore, Nanog seems indispensable for the 

formation  of  germ  cells  since  Nanog‐/‐  cells  cannot  reach  the  genital  ridge  during  development [53]. Nanog can preserve pluripotency in mESC cells in the absence of LIF, and  by these means LIF/Stat3 signaling is circumvented [52]. The sequence that Nanog binds to  has been proposed but it is still a controversial matter [33]. 

Loh  et  al. point out the importance of Nanog as a key regulator of pluripotency  by  controlling Oct4 and Sox2 expression levels. Indeed, physiological levels of Oct4 and Sox2  prevent differentiation, while overexpression of Oct4 triggers differentiation [54]. Both  Nanog and Oct4 have Esrrb and Rif1 as common targets. These have been shown to be  important for conserving pluripotency in mESC [55].  

2.5.2.  OCT4 is member of the octamer transcription factor class. As the class name  indicates, Oct4 binds to a DNA site composted of the eight base pairs ATGCAAAT [56, 57]. 

Oct4 is member of the POU (Pit, Oct and Unc) transcription factor class that interacts with  DNA through two DNA binding domains [33], one low and one high affinity binding domain  [58]. 

To uncover the role of Oct3/4 in ESC, Niwa et al. regulated the expression levels of Oct3/4  via a tetracycline‐regulated transactivator and a transactivator‐responsive Oct3/4 transgene  in Oct3/4 null mESC [54]. They show that ESC do not keep their pluripotent state but  differentiate  into  trophoectoderm  upon  downregulation  of  Oct3/4,  regardless  of  the  presence or absence of LIF. Since an overexpression of Oct3/4 triggers differentiation as  well, Niwa et al. concluded that a controlled Oct3/4 level within ES cells is necessary to keep 

(38)

the  stem  cell  phenotype.  They  defined  the  differentiation  threshold  at  50%  of  the  endogenous Oct3/4 expression levels.  

Loh et al. determined the targets of Oct4 and Nanog in the whole mESC genome using,  among  other  methods,  paired‐end  ditag  technology  in  combination  with  chromatin  immunoprecipitation (ChIP) [55]. Between the human and the mouse genome, Oct4 and  Nanog targets did not result to overlap much, as this accounted for 9% for Oct4 and 13% for  Nanog, with ~1000 binding sites for Oct4 and ~3000 for Nanog. Nevertheless, Loh et al. 

demonstrated that Oct4 and Nanog shared some important targets. Downstream genes of  Nanog and Oct binding targets were shown to be involved in maintaining pluripotency.  

Nanog is not the only transcription factor binding at the same genomic location as Oct4. In  fact, Oct4 was proposed as “anchor point” for the further binding of other transcription  factors  [38].  Furthermore,  Oct4  and  other  factors  seem  to  autoregulate  their  own  expression levels [38]. Enhancer regions  of  Oct4 and Nanog are  bound by  additional  transcriptions factors. 

2.5.3 SOX2 belongs to a family of proteins that contains a “high mobility group (HMG) box  DNA binding domain box”. Sox2 was shown to bind in minor grooves of DNA at defined  binding sites [33]. Loh et al. demonstrated that Sox2 binding sites overlap to a great extends  with Oct4 sites, indicating that Sox2 and Oct4 act together to mediate their target genes. 

 

 

 

(39)

2.6. The chromatin state in ESC 

Transcription factors are not the only key actors for conserving the pluripotent state of ESC:  

non‐coding‐  and  microRNA  as well  as  the  chromatin  status  of ESC [38] also  play  an  important role. 

In  ESC  chromatin  is  organized  to  a  higher  degree  as  euchromatin  in  comparison  to  differentiated cells. While cells commit to different lineages during differentiation, they  reorganize their chromatin structure and more compact heterochromatin is found [59, 60]. 

Chromatin  structure  is  influenced  by  the  methylation  status  of  DNA,  as  well  as  the  modifications of histones. In addition, ATP‐dependent enzymes remodeling chromatin have  been shown to influence the chromatin status in ESC [60]. 

 

2.7. The metabolism in ESC 

Knowledge has been gained on the genetic and epigenetic status of pluripotent stem cells. 

Chromatin status as well as DNA methylation pattern change extensively during the transit  from pluripotent to differentiated cells.  

Besides  the  genetic  and  epigenetic  status  being  important  to  keep  the  pluripotent  characteristics  within  a  ESC,  the  group  of  Banerjee  pointed  out  the  importance  of  metabolism in the control of ESC proliferation and differentiation [61]. They used the  chemical  component  Carbonyl  Cyanide  m‐Chlorophenylhydrazone  to  knock  down  mitochondrial function. While the cell cycle phase was not affected, the proliferation rate of  mESC was slowed down in comparison to untreated mESC, indicating the importance of  mitochondria  on  ESC  proliferation,  also  during  differentiation.  Indeed,  the  expression 

(40)

profiling after seven days of treatment revealed significant differences in genes related to  development and differentiation. Further investigation needs to be done to understand the  role of mitochondria within proliferating and differentiating ESC. However, these results  underline  the  importance  of  grasping  the  impact  of  mESC  metabolism  regulation  in  pluripotency and differentiation conditions. 

   

(41)

3. Cardiac differentiation 

3.1. The heart 

In line with the pivotal function of the heart in vertebrates, the heart is among the earliest  organs to develop from mesoderm [62‐65]. After proliferation, maturation and organization  of cardiac cells, the mammalian heart is build up by four chambers, the left atrium (LA) and  right atrium (RA) as well as the left ventricle (LV) and the right ventricle (RV) [63]. 

 

Figure 4. Schematic illustration of the heart anatomy and the directions of blood flow (picture  modified from http://www.fetal.com/FetalEcho/02%20Anatomy.html). 

   

3.2. Cardiogenesis 

Human cardiogenesis takes place over several weeks. In contrast, the murine development  is finalized after 48 hours [62]. In mice, heart progenitors derive from a region that is  anterior to the primitive streak (PS) [66], see Figure 5 for illustrations. From there, the cells  position in two areas left and right to the midline (ML) and posterior to the head fold (HF) 

Références

Documents relatifs

Along with mechanical properties, this model also integrates robot information such as insertion speed and orientation of the needle to have a better estimate of the whole 3D

Ainsi, l’étude qui va suivre, soumise dans le journal Plos One, s’est concentrée sur la comparaison de la réponse métabolique des rats Brown Norway et Wistar,

We decompose the problem into a master facility location problem through Lagrangean relaxation of the capacity constraints, and a slave problem which reduces to a minimum

2)) L L''iin nd diiccaatteeu urr m meen nssu ueell d dee ll''eem mp pllo oii iin nttéérriim maaiirree een n ffiin n d dee m mo oiiss est élaboré par la Dares à partir

To investigate whether this allelic difference in generalized sensitivity along U2af1-rs1 is associ- ated with paternal allele-specific histone acetylation, we stud- ied DNase

This article was submitted to Mucosal Immunity, a section of the journal Frontiers in Immunology Received: 21 November 2016 Accepted: 03 May 2017 Published: 19 May 2017 Citation:

(2.1.2) Th´ eor` eme. Vign´eras a propos´e une d´efinition, reproduite en appendice, du caract`ere de Brauer d’une Fℓ- repr´esentation sur certains ´el´ements elliptiques.