Polyploïdisation des mégacaryocytes : Rôle de P21cip1 et P27kip1 et de la voie de signalisation mammalian Target of Rapamycin (mTOR)

Megakaryocyte polyploidization : role of p21Cip1, p27Kip1 and the mammalian target of Rapamycin (mTOR) pathway

• Auteur / Autrice : Véronique Baccini
• Direction : William Vainchenker
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Bases fondamentales de l'oncogénèse
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thrombopoïèse

Inhibiteur p27 de kinase cycline-dépendante

Cycle cellulaire

Ploïdies

Mégacaryocytes

Cellules cultivées

Inhibiteur p21 de kinase cycline-dépendante

Différenciation cellulaire

Résumé

La différenciation mégacaryocytaire se caractérise par la ploïdisation des précurseurs et un accroissement de la taille cellulaire, aboutissant à une cellule géante dont la fragmentation du cytoplasme produit les plaquettes. Ce processus est contrôlé par la thrombopoïétine (TPO) qui stimule plusieurs voies de signalisation. Le but de ma thèse était de mieux comprendre les mécanismes responsables de la ploïdisation et de la maturation des mégacaryocytes (MKs). Les protéines Cip/Kip (p21Cip1, p27Kip1 et p57Kip2) contrôlent l'arrêt du cycle cellulaire et l'initiation de la différenciation de nombreux types cellulaires. Or, l'expression de p21Cip1 et de p27Kip1 augmente au cours de la ploïdisation des MKs. Notre hypothèse était que ces deux protéines, de façon redondante, contrôlaient l'arrêt des cycles endomitotiques et permettaient la maturation des MKs. La surexpression de ces protéines entraîne un arrêt des endomitoses. Cependant, l'invalidation des deux gènes individuellement et simultanément chez la souris n'a pas permis de leur assigner un rôle physiologique dans le couplage arrêt des endomitoses/induction de la différenciation. Secondairement, nous avons montré l'activation de la voie mammalian Target Of Rapamycin (mTOR) par la TPO. MTOR contrôle la taille et la croissance cellulaire par ses effets sur le cycle via le complexe TORC1. Nous avons montré que mTOR contrôle la croissance des MKs primaires en culture, leur ploïdisation et leur taille en activant la transcription de la cycline D3 et de la p21Cip1. Nous avons aussi mis en évidence que mTOR contrôlait la formation des proplaquettes indépendamment de ses effets sur la ploïdisation et la taille cellulaire.

Megakaryocyte differentiation is characterized by polyploidization of progenitors and cell size increasing. The term of differentiation is controlled by thrombopoietin (TPO) which stimulates various types of intracellular signaling pathways. The aim of my thesis was to understand mechanisms responsible for polyploidization and megakaryocyte (MK) maturation. The Cip/Kip family of cyclin-dependent kinase (CDK) inhibitors which include p21Cip1 , p27Kip1 and p57Kip2 plays a crucial role in coupling cell-cycle arrest with differentiation in many cell types. MKs express high levels of p21Cip1 and p27Kip1 during differentiation. We hypothesized that these proteins act redundantly to arrest endomitosis and to induce terminal differentiation. We showed that only p21Cip1 was probably responsible for the arrest of endomitotic cell cycles by studying megakaryocytopoiesis of mice lacking one or the two proteins and the effects of overexpression of these proteins on megakaryocytopoiesis. Nevertheless, this murine model is insufficient to affirm thé absence of functional redundance between p21Cip1 and p27Kip1 during MK differentiation. We next showed the mammalian Target Of Rapamycin (mTOR) stimulation by TPO in MKs. This cell signaling pathway regulates cell growth (cell mass and cell size) of many cell types by increasing G1 phase progression through the TORC1 complex. We studied the rapamycin effects on culture of primary MKs and showed that mTOR pathway regulates MK proliferation, ploidization and size by increasing cyclin D3 and p21Cip1 transcription. In addition, mTOR régulates proplatelet formation independently from its effects on ploidization and cell growth.