Cellules souches et cellules proliférantes Cellules souches et cellules proliférantes. Régulation de la différenciation cellulaire Master Physiopathologie cellulaire et moléculaire   29 septembre 2010 L.Mauvieux

Concept de la cellule souche Cellule à longue durée de vie Capable d’auto-renouvellement (duplication sans perte des capacités de développement) Pouvant donner naissance à de multiples types cellulaires (différenciation) Dans les conditions adéquates, peuvent se différencier en cellules originaires normalement des 3 couches embryonnaires: endoderme, mésoderme ectodermes Capables de Prolifération De régénérer des tissus après blessure De plasticité dans ces différentes options

Hierarchie des cellules souches

Epiderme

Jargon des cellules souches Potence définit la capacité à se différencier en différents types cellulaires Pluripotent pouvant donner naissance à tous les types cellulaires adultes Les cellules souches embryonnaires sont pluri-potentes Multipotent pouvant se différencier en de multiples types de cellules spécialisées, mais pas toutes les cellules souches tissulaires (adultes) sont multipotentes Stem cell jargon Scientists use the words pluripotent and multipotent to help them describe stem cells. ALL stem cells can both self-renew and differentiate, BUT some stem cells can make more kinds of specialized cells than others. The terms on the slide are the key ones to remember. There are also stem cells that are: TOTIPOTENT: can differentiate into all types of specialized cells in the body PLUS cells that are needed during development of the embryo only: placenta, yolk sac, umbilical cord. UNIPOTENT: can only differentiate into one type of specialized cell. For example, spermatogonial stem cells (found in the testicles) are unipotent because they can only form sperm cells. A useful place to look up other words and phrases to do with stem cells is the EuroStemCell online glossary: www.eurostemcell.org/glossary 5

Cellules souches embryonnaires: 1) Cellules ES Dérivées du blastocyste en culture Par transfert nucléaire d’une cellule somatique dans un œuf énucléé 2) Cellules somatiques « reprogrammées » « induced pluripotent stem cells » (iPS) TFs, Oct4, Sox2, cMyc and Klf4 Sox2 et Hox4

Dérivation des cellules souches embryonnaires humaines J1 J0 J2 J5 J4 J3 blastocyste compaction

Feeder de fibroblastes murins Colonie de cellules ES

Critères pour caractériser le caractère de cellule souche (« stemness ») Auto-renouvellement: Potentiel de renouvellement illimité in vitro Expression de facteurs de transcription caractérisant la cellule souche (nanoG, oct4, SOX2, TERT…) Pluripotence in vitro: Formation de tératomes dans la souris imunocompétente (potentiel tumoral) Pluripotence in vitro

Formation de Tératome Tumeur hétérogène composée de cellules issues des trois feuillets embryonnaires Ectoderme (peau, poils, dents…) Mésoderme (os, cartilage, muscle…) Endoderme (épithélium gastro-intestinal, bronchique…)

Pluripotence des cellules ES in vitro

Cellules souches embryonnaires: 1) Cellules ES Dérivées du blastocyste en culture Par transfert nucléaire d’une cellule somatique dans un œuf énucléé 2) Cellules somatiques « reprogrammées » « induced pluripotent stem cells » (iPS) TFs, Oct4, Sox2, cMyc and Klf4 Sox2 et Hox4

Obtention de fibroblastes avec la construction de résistance à la néomycine sous le contrôle du promoteur du gène FBX15, qui est exprimé dans les cellules souches pluripotentes

Chez l’homme

Cellules souches « adultes »

Tissus à renouvellement rapide=cellules souches cheveux Épithélium digestif des cellules souches sont présentes dans de nombreux tissus à l’âge adulte. On comprend facilement qu’il y ait des cellules souches dans les tissus à renouvellement rapide comme la peau ou les cheveux, l’épithélium digestif, et la moelle osseuse à l’origine de la fabrication des cellules du sang. Ce sont les cellules souches hématopoïètiques qui sont de très loin les mieux connues. Parler des cellus souches mésenchymateuses Des cellules souches ont été également décrites dans le SNC et dans le muscle, mais beaucoup plus rares et dificiles à étudier L’quilibre entre Moelle osseuse

Cellules souches adultes Les cellules souches adultes sont cruciales pour le renouvellement tissulaire Ces cellules sont capables d’auto-renouvellement et de différenciation L’homéostasie d’un organisme adulte résulte de l’équilibre entre: l’état quiescent de ces cellules souches (pool de réserve) et leur mise en cycle (amplification cellulaire pour le renouvellement tissulaire) Modèle des cellules souches hématopoïétiques (CSH)

Modèle CSH Durent toute la vie… Hématopoïèse À la base des greffes de moelle allogéniques: thérapie cellulaire de loin la plus utilisée

CELLULES SOUCHES HEMATOPOIETIQUES TRANSFERT ADOPTIF=>GREFFE DE MOELLE Expérience princeps: Till et Mc Culloch, 1961 Irradiation sub-léthale 1000Gy + Greffe de moelle (IV) < J10: colonies de cellules identiques J10: colonies de cellules hématopoïétiques clonales, multi-linéales, dans la rate (CFU-S)

CARACTERISATION DES CSH : reconstitution de l’hématopoïèse à long terme

Traitement par le 5-fluoro-uracile Anti-métabolite incorporé dans l’ADN et l’ARN Avec 5-FU: détruit les cellues en cycle: selection des cellues résistantes quiescentes, ce qui est le cas des CSH: On a besion d’une quantité limitée de cellules souches pour reconstituer l’hématopoièse 75% des cellules souches sont quiescentes Mécanismes de division cellulaire bloqués en phase G0 Le 5-FU tue toutes les cellules en cycle et induit l’entrée dans le cycle cellulaire des CSH quiescentes Après cyclophosphamide ou GMCSF, pratiquement toutes les CSH de la moelle entrent en cycle=> recueil de cellules souches Suda et coll, Trends in immunology Vol.26 August 2005

Tri des cellules par cytomètre en flux Identification d’une fraction cellulaire capable de reconstituer l’hématopoïèse : contient les cellules souches Cellules quiescentes Très rares: ~1/10.000 cellules Indifférenciées: « lineage negatives » (Lin-) Capables d’effluer des colorants (Rhodamine, Hoechst) par des transporteurs ABC: ABSG2 et MDR1 Expriment (CD34+), CD133, c-kit

Caractéristiques des CSH Dans la M.O , le nombre de CSH reste relativement constant en l’absence de perte de sang ou d’autres traumatismes L’état de quiescence corrèle avec leur caractère multipotent 2 modèles pour expliquer l’homéostasie de l’hématopoïèse

Modèle A: Dans des conditions normales, ces CSH sont quiescentes (G0 du cycle cellulaire), mais se divisent régulièrement, pour assurer la maintenance du pool de CSH Permet d’éviter d’acquérir des mutations conduisant à leur transformation maligne Division asymétrique: 1CSH => 1CSH + 1 cellule qui va s’engager dans la différencation Division assymétrique: position de l’axe de division cellulaire par exemple Linheng

Modèle B: 1 pool de CSH « dormantes », qui gardent la capacité de d’activité de cellule souche multipotentes réagissant aux besoins suscités par l’organisme revenant à l’état dormant une fois les lésions réparées 1 population quiscente et une population active « bête de somme » qui produit les milliards de globules blancs et rouges nécessaires La population quiescente donne des cellules pour remplacer les cellules actives abimées » Les deux populations étant soumises à des régulations différentes dans des sites différents Pour comprendre comment cela se passe, il faut avoir une idée de l’organisation spatiale de l’hématopoïèse médullaire Linheng

Population capable de reconstituer l’hématopoïèse: Différents sous types, plus ou moins en cycle Cellules souches Lin-, c-kit+, Sca-: 47 des cellules prises individuellement peuvent reconstituer l’hématopoièse de la souris Ces cellules peuvent ou pas exprimer d’autres marqueurs: CD150 CD48 CD135 On est capable d’isoler avec des trieurs de cellules (cytomètres en flux capable de dévier le flux cellulaire en fonction des marquages)=> étude du cycle cellulaire => Populations cellulaires avec un cycle cellulaire très différent: cell souches=> progéniteurs Wilson cell 2008

Injection de BrdU dans les souris à un instant donné Le BrdU s’intercale dans l’ADN qui devient fluorescent Suivi du contenu en BrdU par cytométrie en flux La plupart des population ont perdu le BrDu au bout de 70 jours Au contraire, les CSH on gardé 20% de leur Brdu au bout de 300 jours: cellules souches dormantes Sachant qu’il faut 4.5 jours pour que les cellules souches soient indétectables par CMF, Modèle 2 populations: dormantes et « activée »: division tous les 145 jours (5 divisions dans la vie d’une souris) et 36 jours respectivements Wilson, Cell décembre 2008

Modèle B: synthèse Linheng 1 population quiscente et une population active « bête de somme » qui produit les milliards de globules blancs et rouges nécessaires La population quiescente donne des cellules pour remplacer les cellules actives abimées » Les deux populations étant soumises à des régulations différentes dans des sites différents Pour comprendre comment cela se passe, il faut avoir une idée de l’organisation spatiale de l’hématopoïèse médullaire Linheng

Organisation de la moelle hématopoïétique

Moelle hématopoiétique: zone osseuse et zone vasculaire, siège de l’hématopoïèse: la « niche hématopoïétique » Zone « osseuses » sont composées de travées osseuses bordées de cellules qui fabriquent l’os: les ostéoblastes. Les cellules souches quiescentes sont au contact de ces ostéoblastes ostéoblastes et avec lesquelles de très nombreuses interactions existent Ces CSH quiescentes, enréponse à différent stimuli, vont s’activer, se déplacer dans la zone vasculaire et se diviser, se différencier progressivement tout en se multipliant, pour sortir de la moelle via les nombreux vaisseaux sanguins de la M.O et circuler dans le sang

Niche ostéoblastique Cellules souches Lin- : À l’interface os/moelle: Les ostéoblastes: -fabriquent la trame osseuse -supportent le développement des CSH: *Un déficit ostéoblastique entraîne une diminution importante de l’hématopoïèse (Visnjic, 2004) *La co-transplantation de d’ostéoblastes avec les cellules souches augmente la prise de greffe (Tachman, Hematology 2000) Cellules souches Lin- : -marquées à la fluorescéine - Injectée à une souris témoin -analyse 15h après Localisation des cellules souches au niveau de l’endostéum, au contact des ostéoblastes => Interactions préférentielles Les cellules souches sont au contact des ostéoblastes Nilsson, S. K. et al. Blood 2001

La niche hématopoiétique « adulte » -contacts physiques- La N-cadherine et b1 intefrine : ancrage de la cellule souche au contact de l’otéoblaste Ang1 se lie à Tie 2 exprimé par CSH et impliqué dans la quiescence Récepteur à l’hormone parathyroidiiene Jagged-1 Environement riche en CA++ et CSH expriment un récepteur au Calcium

La niche hématopoiétique « adulte » -contacts physiques- La N-cadherine et b1 integrine : ancrage de la cellule souche au contact de l’otéoblaste Ang1 se lie à Tie 2 exprimé par CSH et impliqué dans la quiescence Récepteur à l’hormone parathyroidiiene Jagged-1 Environement riche en CA++ et CSH expriment un récepteur au Calcium

La niche hématopoiétique « adulte » La N-cadherine et b1 intefrine Ang1 se lie à Tie 2 exprimé par CSH et impliqué dans la quiescence Récepteur à l’hormone parathyroidiiene Jagged-1 Environement riche en CA++ et CSH expriment un récepteur au Calcium Ang1

La niche hématopoiétique « adulte » La N-cadherine et b1 intefrine Ang1 se lie à Tie 2 exprimé par CSH et impliqué dans la quiescence Environement riche en CA++ et CSH expriment un récepteur au Calcium: homing des celllules souches Récepteur à l’hormone parathyroidiiene Jagged-1 Environement riche en CA++ et CSH expriment un récepteur au Calcium

La niche hématopoiétique « adulte » Jagged expimé par Osteoblaste, notch est son récepteur. L’hormaone parathyroidienne stimule l’expression de Jagged par les OBs et entraine l’augementation du nombre de CSH et inhibe la differentiation et proliferation médiée par unla voie Wnt . En fait il ya un équilibre entre Jagged/Notch La N-cadherine et b1 intefrine Ang1 se lie à Tie 2 exprimé par CSH et impliqué dans la quiescence Environement riche en CA++ et CSH expriment un récepteur au Calcium: homing des celllules souches Récepteur à l’hormone parathyroidiiene Jagged-1

La niche hématopoiétique « adulte » CXCL12 SYSTEME NERVEUX SYMPATHIQUE Noradrénaline CXCL12 Les ostéoblastes comme les cellules réticulaires de la niche vasculaire expriment CXCR4, un récepteur qui selie de façon spécifique à la chemokine CXCL12. Ce couple est impliqué dans la localisation des cellues souches dans la niche hématopoîétiques et aussi dans la quiescene des celules souches D’ailleurs, Pour mobiliser les CSH, on emploie du G-CSH (granulocyte-growth stimulating factor, qui va entrainer une baisse très importante de CXCL12 et le passage dans la circulation sanguine des cel nombre suffisant de cellules CD34+ necéssaire aux autogreffes chez les patients qui ont l’indication de ce médicament. Un nouveau médicament, le pleraxifor (genzyme) est un antagoniste de cette liason et permet d’augmenter considérablement la mobilisation des cellules souches. Petit détail: 6000 euros l’ampoule, et il faut 2 à 3 ampoules pour obtenir u La N-cadherine et b1 intefrine Ang1 se lie à Tie 2 exprimé par CSH et impliqué dans la quiescence Récepteur à l’hormone parathyroidiiene Jagged-1 Environement riche en CA++ et CSH expriment un récepteur au Calcium pleraxifor

« Synapse » ostéoblaste - CSH La cellues souche hématopoiétique va integeres des signauxqui proviennent de l’inreaction avec les ostéoblastes, qui sont très importantes, mais aussi du micro-environement médullaire qui est ouvert notamment en raison de la riche vascularisation de la moelle osseuse. Au sein de cet environement, la cellule souche va pouvoir réponde aux sollicitations. Maintenant, nous n’avons as beaucoupe d’élélment pour comprendre comment peut s’opérer la différenciation et l’expnsion des cellules hématopoiétiques

Synthèse Les CSH intègrent des signaux qui proviennent de l’interaction avec: les ostéoblastes, les cellules réticulaires (mésenchymateuses) mais aussi du micro-environnement médullaire qui est ouvert notamment en raison de la riche vascularisation de la moelle osseuse Les cellules en cours de différenciation comment peut s’opérer la différenciation et l’expansion des cellules hématopoïétiques?

Etapes de la régulation de l’hématopoïèse Quiescence Auto-renouvellement CSH indifférenciée multipotente Engagement Différenciation Maturation Cellules hématopoïétiques différenciées

Hierarchie de l’hématopoïèse Les différentes étapes de l’hématopoièse

Le système hématopoïétique Cellules identifiables morphologiquement SCID-RC Reconstitution lympho-myéloïde. Cellules souches in vivo 0,0001% ≥ (4 mois) in vitro * Cultures à long terme CD34+ Progéniteurs immatures 0,01% LTC-IC (5 semaines) * Progéniteurs déterminés in vitro Formation de colonies 0,5 à 1% CFC (10-21 jours) 99% Quels sont les moyens de mettre d’explorer les différents stades de différenciation? Les CSH et les progéniteurs ne sont pas identifiables morphologiquement. Leur capacité d’auto renouvellement et de reconstitution permettent de les différencier. Les CSH sont les seules capables de reconstituer à long terme l’hématopoïèse d’organismes déficitaires: vu chez la souris (modèles NOD-SCID) et utilisés chez l’homme: allogreffe de mo ou greffe de CSP ou de cellules du cordon. Ces cellules sont rares et ne représentent que 0.0001% des cellules médullaires. LTC-IC=? Les progéniteurs immatures n’ont pas la capacité de reconstituer l ’hématopoïèse. En revanche, elles sont capables de pousser dans des milieux spécifiques (semi solides), n présence de facteurs de croissance: cultures à long terme (5semaines) Les progéniteurs déterminés ne peuvent ni reconstituer l’hématopoïèse ni pousser longtemps en culture. Ces cellules sont capables néanmoins de former, en milieu de culture et avec le support de FdC des colonies cellulaires, pendant 1 à 3 semaines) la quantité de colonies est proportionnelle à la quantité de cellules injectée et si on injecte des cellules ayant une anomalie chromosomique, toutes les cellules d'une même colonie possèdent le marqueur chromosomique: preuve absolue de l'existence d'une cellule souche « pluripotente »  Marqueur de « clonalité » Les précurseurs n’ont plus la capacité de donner des colonies mais sont identifiables morphologiquement au microscope optique (myélogramme). Cellules identifiables morphologiquement *: Facteurs de croissance Myéloïdes Lymphoïdes

Le système hématopoïétique Cellules identifiables morphologiquement SCID-RC Reconstitution lympho-myéloïde. Cellules souches in vivo 0,0001% ≥ (4 mois) in vitro * Cultures à long terme CD34+ Progéniteurs immatures 0,01% LTC-IC (5 semaines) * Progéniteurs déterminés in vitro Formation de colonies 0,5 à 1% CFC (10-21 jours) 99% Quels sont les moyens de mettre d’explorer les différents stades de différenciation? Les CSH et les progéniteurs ne sont pas identifiables morphologiquement. Leur capacité d’auto renouvellement et de reconstitution permettent de les différencier. Les CSH sont les seules capables de reconstituer à long terme l’hématopoïèse d’organismes déficitaires: vu chez la souris (modèles NOD-SCID) et utilisés chez l’homme: allogreffe de mo ou greffe de CSP ou de cellules du cordon. Ces cellules sont rares et ne représentent que 0.0001% des cellules médullaires. LTC-IC=? Les progéniteurs immatures n’ont pas la capacité de reconstituer l ’hématopoïèse. En revanche, elles sont capables de pousser dans des milieux spécifiques (semi solides), n présence de facteurs de croissance: cultures à long terme (5semaines) Les progéniteurs déterminés ne peuvent ni reconstituer l’hématopoïèse ni pousser longtemps en culture. Ces cellules sont capables néanmoins de former, en milieu de culture et avec le support de FdC des colonies cellulaires, pendant 1 à 3 semaines) la quantité de colonies est proportionnelle à la quantité de cellules injectée et si on injecte des cellules ayant une anomalie chromosomique, toutes les cellules d'une même colonie possèdent le marqueur chromosomique: preuve absolue de l'existence d'une cellule souche « pluripotente »  Marqueur de « clonalité » Les précurseurs n’ont plus la capacité de donner des colonies mais sont identifiables morphologiquement au microscope optique (myélogramme). Cellules identifiables morphologiquement *: Facteurs de croissance Myéloïdes Lymphoïdes

Le système hématopoïétique Cellules identifiables morphologiquement SCID-RC Reconstitution lympho-myéloïde. Cellules souches in vivo 0,0001% ≥ (4 mois) in vitro * Cultures à long terme CD34+ Progéniteurs immatures 0,01% LTC-IC (5 semaines) * Progéniteurs déterminés in vitro Formation de colonies 0,5 à 1% CFC (10-21 jours) 99% Quels sont les moyens de mettre d’explorer les différents stades de différenciation? Les CSH et les progéniteurs ne sont pas identifiables morphologiquement. Leur capacité d’auto renouvellement et de reconstitution permettent de les différencier. Les CSH sont les seules capables de reconstituer à long terme l’hématopoïèse d’organismes déficitaires: vu chez la souris (modèles NOD-SCID) et utilisés chez l’homme: allogreffe de mo ou greffe de CSP ou de cellules du cordon. Ces cellules sont rares et ne représentent que 0.0001% des cellules médullaires. LTC-IC=? Les progéniteurs immatures n’ont pas la capacité de reconstituer l ’hématopoïèse. En revanche, elles sont capables de pousser dans des milieux spécifiques (semi solides), n présence de facteurs de croissance: cultures à long terme (5semaines) Les progéniteurs déterminés ne peuvent ni reconstituer l’hématopoïèse ni pousser longtemps en culture. Ces cellules sont capables néanmoins de former, en milieu de culture et avec le support de FdC des colonies cellulaires, pendant 1 à 3 semaines) la quantité de colonies est proportionnelle à la quantité de cellules injectée et si on injecte des cellules ayant une anomalie chromosomique, toutes les cellules d'une même colonie possèdent le marqueur chromosomique: preuve absolue de l'existence d'une cellule souche « pluripotente »  Marqueur de « clonalité » Les précurseurs n’ont plus la capacité de donner des colonies mais sont identifiables morphologiquement au microscope optique (myélogramme). Cellules identifiables morphologiquement *: Facteurs de croissance Myéloïdes Lymphoïdes

Le système hématopoïétique Cellules identifiables morphologiquement SCID-RC Reconstitution lympho-myéloïde. Cellules souches in vivo 0,0001% ≥ (4 mois) in vitro * Cultures à long terme CD34+ Progéniteurs immatures 0,01% LTC-IC (5 semaines) * Progéniteurs déterminés in vitro Formation de colonies 0,5 à 1% CFC (10-21 jours) 99% Quels sont les moyens de mettre d’explorer les différents stades de différenciation? Les CSH et les progéniteurs ne sont pas identifiables morphologiquement. Leur capacité d’auto renouvellement et de reconstitution permettent de les différencier. Les CSH sont les seules capables de reconstituer à long terme l’hématopoïèse d’organismes déficitaires: vu chez la souris (modèles NOD-SCID) et utilisés chez l’homme: allogreffe de mo ou greffe de CSP ou de cellules du cordon. Ces cellules sont rares et ne représentent que 0.0001% des cellules médullaires. LTC-IC=? Les progéniteurs immatures n’ont pas la capacité de reconstituer l ’hématopoïèse. En revanche, elles sont capables de pousser dans des milieux spécifiques (semi solides), n présence de facteurs de croissance: cultures à long terme (5semaines) Les progéniteurs déterminés ne peuvent ni reconstituer l’hématopoïèse ni pousser longtemps en culture. Ces cellules sont capables néanmoins de former, en milieu de culture et avec le support de FdC des colonies cellulaires, pendant 1 à 3 semaines) la quantité de colonies est proportionnelle à la quantité de cellules injectée et si on injecte des cellules ayant une anomalie chromosomique, toutes les cellules d'une même colonie possèdent le marqueur chromosomique: preuve absolue de l'existence d'une cellule souche « pluripotente »  Marqueur de « clonalité » Les précurseurs n’ont plus la capacité de donner des colonies mais sont identifiables morphologiquement au microscope optique (myélogramme). Cellules identifiables morphologiquement *: Facteurs de croissance Myéloïdes Lymphoïdes

KDR et cellules souches=?

Comment ces mécanismes se mettent-ils en place? Régulation simultanée: Auto-renouvellement de la CSH Engagement dans la différenciation Spécification de la lignée Homéostasie Mécanismes: Machinerie transcriptionnelle (intrinsèque) Signaux extrinsèques: cytokines, facteurs de croissance

INDUCTION ET MISE EN ROUTE DU PROGRAMME DE DIFFERENTIATION

Engagement cellulaire Contrôle intra-cellulaire: facteurs de transcription Contrôle extra-cellulaire: facteurs de croissance, cytokines microRNAs Contrôle intra-cellulaire: facteurs de transcription Contrôle extra-cellulaire: facteurs de croissance, cytokines

Progéniteur lymphoïde Régulation transcriptionnelle au cours des premiers stades de l’hématopoïèse. CSH NOTCH-1, Bmi-1 GATA-2, HOX-B4 PU-1, GATA-1 CMP CLP Progéniteur myéloide commun Progéniteur lymphoïde commun

Facteurs de transcription et cytokines PU.1: facteur de transcription myéloïde PU.1 réprimé par MafB La fixation de M-CSF induit l’expression de PU-1, sous l’influence de nombreux événements: Intinsèques Épigénétiques externes PU.1 est un facteur de transcription myéloide. Il est réprimé par un autre facecteur de transcription MafB Dans la cellule souche, Ce facteur de transcription est induit par la transduction du signal induit par la fixation du M-CSF (CSF-1) à son récepteur Sarrazin et al., Cell, 2009

Rôle prépondérant de certains facteurs de transcription De la cellule souche à la cellule différenciée

Rôle prépondérant de certains facteurs de croissance De la cellule souche De la cellules souche Si on regarde d’une façon globale la différenciation, on peut faire un parallèle avec les facteurs intrinsèques Présence de FdC aux différents étages de la différenciation Ils participent à la survie, la prolifération et la différenciation des cellules hématopoietiques On peut voir que ces FdC on des spécificités, et qu’ils peuvent agir à différents niveaux à la cellule différenciée Kaushansky, NEJM, 2006, 2034-45

Facteurs de croissance hématopoïétiques glycoprotéines monomères (sauf IL-5 et M-CSF, dimères) synthèse par un grand nombre de cellules (sauf l'érythropoïétine ou EPO, qui n'est élaborée que par le rein): Lymphocytes, fibroblastes, monocytes, cellules endothéliales, lymphocytes T et B, d' ou leur nom « cytokines » Redondance Synergies : Nécessité de plusieurs signaux différents pour la mise en cycle des progéniteurs Réponses prolifératives additives Effets distincts et multiples d'une cytokines sur des cibles cellulaires différentes. action locale ( hormone): endocrine, paracrine, autocrine. Agissent sur un récepteur spécifique: Niveau d'expression des récepteurs régulé (+ ou -). dimérisation du récepteur transduction d ’un signal via la phosphorylation du récepteur et des protéines associées vers le noyau activation de la transcription de gènes donnés

Facteurs de croissance Hématopoïétiques (1) Facteurs de promotion et de survie cellulaire, ex: Stem cell factor (SCF) = kit ligand: Viabilité des progéniteurs immatures et myéloïdes Croissance des progéniteurs immatures myéloides et erythroblastiques avec d’autres cytokines Indispensable à l’erythropoièse fœtale (foie) FLT-3 ligand: Croissance des progéniteurs immatures myéloides et mégacaryocytaires

Facteurs de croissance Hématopoïétiques (2) Facteurs de prolifération et de différenciation, ex: Non spécifiques de lignée: Interleukine -3 (IL-3) : action sur toute la myélopoïèse Interleukine 6 sur tous les progéniteurs Spécifiques de lignée: Granuleux/macrophagiques: GM-CSF, G-CSF, M-CSF lignée éosinophile : IL-5 lignée érythroïde : érythropoïétine (Epo) lignée méga : thrombopoïétine (Tpo) lignée lymphocytaire : maturation : IL-2, IL-4, croissance : IL-7 différenciation plasmocytaire : IL-6

Modèle de l’hématopoïèse De la cellule souche De la cellules souche Si on regarde d’une façon globale la différenciation, on peut faire un parallèle avec les facteurs intrinsèques Présence de FdC aux différents étages de la différenciation Ils participent à la survie, la prolifération et la différenciation des cellules hématopoietiques On peut voir que ces FdC on des spécificités, et qu’ils peuvent agir à différents niveaux à la cellule différenciée Kaushansky, NEJM, 2006, 2034-45

Régulation négative de l’hématopoièse TGF b (Transforming Growth Factor b ): un inhibiteur de l'entrée en cycle cellulaire des progéniteurs primitifs TNF a (Tumour Necrosis Factor a ) agit en fait de manière différente (action inhibitrice ou stimulante) suivant les facteurs de croissance MIP 1a (Macrophage-Inflammatory Protein 1a ) ne limite pas son action au tissu hématopoïétique et se trouve impliqué dans de nombreux processus inflammatoires. Protéines SOCS (Suppressors Of Cytokine Signaling: SOCS 1-3, CIS) La synthèse des SOCS est induite très rapidement in vivo et in vitro (apparition de mRNA) en réponse à la stimulation des cellules cibles par les cytokines comme IL2, IL-3, IL-4, IL-6, interferon-g, EPO, G-CSF, GM-CSF, Prolactine, Hormone de croissance.

Mode d’action des protéines SOCS

Synthèse de la différenciation des CSH CSPH médullaires qui vont se différentier vers polynucléaires PNN ou PNE ou PNB, Globules rouges (GR) Mégacaryocytes (plaquettes) Lymphocytes (B,T, NK) action intriquée de nombreux facteurs Facteurs de croissance, interleukines Molécules d’adhésion Facteurs de transcription 2 modèles d’étude: Par les gènes spécifiques de la lignée Par les déficits Pathologies Souris KO