Séminaire Fellows - Élucider la régulation de l'expression des gènes & La relation entre les cellules immunitaires et la croissance

Par Nacho Molina (IGBMC, Biologie des Systèmes aléatoires de la régulation des gènes)

Le cycle cellulaire est un processus étroitement régulé qui assure une réplication génétique précise ainsi que la transmission des états cellulaires d'une génération à l'autre. Les cellules souches pluripotentes (CSP) présentent un équilibre unique entre un auto-renouvellement robuste et une réactivité aux signaux de différenciation, ce qui se traduit par un cycle cellulaire rapide et un processus de différenciation hétérogène et asynchrone in vitro. Les données suggèrent que l'activation des gènes spécifiques à un type de cellule est confinée à la phase G1, qui s'allonge pendant la différenciation, ce qui laisse entrevoir un lien critique entre la régulation du cycle cellulaire, la pluripotence et la différenciation. Cependant, les régulateurs et les mécanismes épigénétiques qui régissent cette relation ne sont toujours pas clairs.

Afin de répondre à cette question, nous avons développé une nouvelle approche d’étude de l'expression des gènes et de la dynamique de l'accessibilité de la chromatine au cours du cycle cellulaire. Nous avons combiné le séquençage multiome de cellule unique à grande profondeur, la modélisation biophysique ainsi que des techniques avancées d'apprentissage profond. Nous avons d'abord utilisé un nouvel outil d'apprentissage profond afin d’attribuer les phases du cycle cellulaire à des cellules individuelles sur la base des niveaux d'ARNm épissés et non épissés. Ensuite, nous avons développé un modèle biophysique qui détaille le métabolisme de l'ARNm, dont la synthèse, l'épissage, l'export nucléaire et la dégradation. Notre approche nous a permis de dévoiler des vagues temporelles de régulation transcriptionnelle et post-transcriptionnelle, contrôlant la synthèse, la dégradation et l'export nucléaire de l'ARNm au cours du cycle cellulaire. En outre, nous avons quantifié la dynamique de l'accessibilité de la chromatine et identifié les activités des facteurs de transcription à haute résolution temporelle, découvrant des TF clés qui coordonnent la régulation du cycle cellulaire, y compris des facteurs de pluripotence connus. Enfin, nous avons appliqué notre approche à la transcriptomique spatiale afin d’étudier l'organisation spatiale du cycle cellulaire dans les tissus et les tumeurs. De manière générale, nous pensons que notre approche novatrice permettra de jeter un nouvel éclairage sur l'interaction entre la régulation du cycle cellulaire et la plasticité cellulaire dans la santé et la maladie. 

• Plus d'informations sur le projet : Les cellules immunitaires : des senseurs métaboliques couplant la croissance de l’organisme et la disponibilité des nutriments.
  

Le rôle inhabituel des cellules immunitaires dans la définition du potentiel de croissance animale

Par Angela Giangrande (IGBMC, Régulation transcriptionnelle de la neurogénèse et de l'hématopoièse) et Tina Mukherjee (iBRIC-inStem - Institut de recherche sur les cellules souches et la médecine régénératrice, Bangalore, Inde)

Le processus de croissance animale implique l'intégration étroite de facteurs environnementaux externes et de signaux internes. Cette orchestration déclenche une interaction complexe entre divers organes chargés de détecter et de signaler la disponibilité des nutriments, ce qui facilite en fin de compte une croissance coordonnée. Traditionnellement, les organes (y compris le foie, l'hypophyse et la thyroïde) ont été principalement étudiés pour leur rôle dans ce processus. Cependant, nos recherches sur la drosophile nous ont permis de découvrir une nouvelle dimension de la régulation de la croissance impliquant les cellules immunitaires.

Nos recherches, en collaboration avec le laboratoire de la Dre Giangrande à l'IGBMC, suggèrent que les cellules immunitaires ont la capacité de détecter les nutriments et d'envoyer des signaux qui modulent le développement des tissus et la croissance de l'organisme. Nos travaux mettent en évidence un rôle inattendu des cellules immunitaires, qui servent de capteurs métaboliques de l'état interne d'un organisme, ce qui leur permet de coordonner efficacement les processus de croissance physiologique. Ils montrent aussi des caractéristiques clés de ces cellules qui sont apparemment conservées au cours de l'évolution, notamment leur hétérogénéité et plasticité. Alors que nos recherches en cours visent à élucider les mécanismes de cette fonction inexplorée des cellules immunitaires, ce séminaire mettra en lumière nos récentes découvertes dans ce domaine et traitera de notre exploration d'autres systèmes modèles afin d'élucider les fonctions conservées des cellules immunitaires chez diverses espèces.

• Plus d'informations sur leur projet Modélisation de la dynamique de la régulation des gènes pendant le cycle cellulaire dans des cellules souches.