Etude de l’impact cellulaire non autonome de la senescence sur la reprogrammation cellulaire

Dissecting the non-cell autonomous impact of cellular senescence on cellular reprogramming

• Auteur / Autrice : Mathieu von Joest
• Direction : Didier Montarras, Han Li
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 05/12/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pasteur (Paris). Plasticité cellulaire et modélisation des maladies (2014-2021)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Petropoulos
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Oliver Bischof, Carl Mann
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Manuel Collado, David Bernard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Reprogrammation cellulaire

Cellules souches

Vieillissement

Cellules

Cycle cellulaire

Mots clés libres

Sénescence

Reprogrammation in vivo

Pluripotence

SASP

IL-6

Amphiréguline

Plasticité cellulaire

Senescence

In vivo Reprogramming

Pluripotency

SASP

IL-6

Amphiregulin

Cellular plasticity

Résumé

La sénescence est une réponse suite à un stress qui entraîne l’arrêt permanent du cycle cellulaire. La sénescence s’accompagne de changements, notamment la sécrétion de facteurs réunis sous le terme de SASP (Senescence Associated Secretory Phenotype). Des études ont montré le rôle des cellules sénescentes et du SASP dans la régénération tissulaire. Cependant les mécanismes qui permettent d’influer sur la plasticité cellulaire dans ce contexte sont inconnus. La découverte de la reprogrammation cellulaire qui permet de reprogrammer une cellule différenciée en cellule souche pluripotente induite a mis en évidence la plasticité des cellules différenciées. Utilisant ce système comme une plateforme, nous avons montré que la sénescence induite après blessure permettait la reprogrammation du muscle via l’IL-6, qui est un tissu normalement réfractaire à la reprogrammation. Puis, j’ai montré in vitro que le SASP pouvait augmenter l’efficacité de reprogrammation cellulaire indépendamment de l’IL-6. Enfin, j’ai réalisé une étude protéomique afin d’identifier de nouveaux facteurs du SASP pouvant affecter la reprogrammation. J’ai identifié l’amphiréguline et démontré que son ajout augmente la reprogrammation cellulaire in vitro et in vivo. Ces travaux permettent de mieux comprendre comment la sénescence influe sur la plasticité cellulaire et de lier un nouveau facteur à la reprogrammation.

Cellular senescence is a physiological response to a stress, leading to an irreversible cell cycle arrest. Entry in senescence goes along with a myriad of changes, one of the major being the secretion of various factors gathered under the term Senescence Associated Secretory Phenotype (SASP). Recent studies showed the role of senescent cells in regeneration, in particular through SASP. However, mechanisms enabling senescent cells to influence cellular plasticity in the context of tissue repair remain unknown. The discovery of cellular reprogramming, which allows the transformation of a differentiated cell into an induced pluripotent stem cell (iPSC), highlighted the plasticity of differentiated cells. This major breakthrough generated substantial hopes for regenerative medicine and understanding of diseases. I contributed to decipher the mechanisms by which senescence induces cellular plasticity. As a first step, we showed that injury-induced senescence could lead to the reprogramming of skeletal muscle, in particular by IL-6 secretion. Secondly, I decrypted more precisely how SASP influence the reprogramming in vitro and showed that this process could be IL-6 independent. Finally, I performed a proteomic study to identify factors secreted by senescent cells and to determine new factors that could affect reprogramming. I detected amphiregulin and showed that adding this protein enhanced the SASP effect on reprogramming. Indeed, Amphiregulin promotes reprogramming both in vitro and in vivo. Overall, this study not only allows us to better appreciate how senescence influences cellular plasticity after muscular injury, but also links up a new factor to cellular reprogramming.