Les cellules souches épidermiques organisent leur niche Defining the epithelial stem cell niche in skin

Un certain nombre de tissus, dont la peau, l’intestin et le système hématopoïétique se renouvellent en permanence, même à l’âge adulte. D’autres tissus, comme le foie ou le muscle, ne se renouvellent que lorsqu’ils ont été lésés. L’homéostasie et la régénération tissulaires dans ces situations reposent sur l’existence de cellules particulières appelées «cellules souches» ((→) m/s 2003, n° 6-7, p.683). Les cellules souches partagent un ensemble de propriétés commu-nes. Elles se renouvellent, c’est-à-dire qu’au moins une des cellules filles possède les mêmes caractéristiques que la cellule souche initiale, et elles ont la possibilité de se différencier en cellules matures qui composent leur tissu d’origine. Les cellules souches résident dans un micro-environnement particulier appelé «niche» [1] ((→) m/s 2004, n° 2, p.156). Cette niche comprend les cellules souches elles-mêmes, des cellules de soutien, des facteurs solubles et la proximité cellulaire favorise les interactions des cellules entre elles et avec les matrices extracellulaires. L’ensemble de ces différents facteurs permet de contrôler la prolifération, la migration et la différenciation des cellules souches. Les cellules souches épithéliales se divisent plus rarement que leurs descendantes. Cette caractéristique a été utilisée pour localiser les cellules souches dans le tissu d’origine. L’administration continue (pulse) d’analogues de nucléotides (BrdU, bromodésoxyuridine, ³H-thymidine, thymidine tritiée) qui s’intègrent dans l’ADN en phase de réplication, permet de marquer l’ensemble des cellules ayant traversé la phase S du cycle cellulaire, y compris les cellules souches. Après une période d’attente (chase) plus ou moins longue après le sevrage en BrdU, la plupart des cellules en phase active de prolifération perdent leur marquage par dilution (chassent le BrdU) et seulement les cellules souches qui se sont divisées plus lentement, retiennent le marquage et sont appelées pour cette raison en anglais label-retaining cells ou LRC [2]. L’application de cette technique à la caractérisation de la hiérarchie cellulaire dans le tissu cutané et ses annexes a permis de montrer que les «LRC» de la peau sont confinées au niveau du bulge, une portion spécialisée d’une des enveloppes épidermiques du follicule pileux [3] (Figure 1A). Les cellules souches du bulge sont multipotentes [4, 5]. Les précurseurs qui en sont issus donneront naissance à l’ensemble des types cellulaires (plus d’une dizaine) qui constitueront le poil. Dans certaines circonstances, comme une plaie cutanée, les cellules souches du bulge peuvent aussi migrer vers l’épiderme blessé et contribuer à la cicatrisation [6]. Jusqu’à présent, il n’était pas possible d’isoler les «LRC» vivantes de leur tissu afin d’étudier ex vivo leurs caractéristiques. Pour cette raison, notre équipe a développé une nouvelle technique de pulse and chase qui permet de marquer et d’isoler spécifiquement les cellules souches du bulge [7]. Cette stratégie nécessite l’expression de deux transgènes différents dans une même souris: un premier transgène code pour une protéine nucléaire, l’histone H2B fusionnée à la green fluorescent protein (H2B-GFP), sous le contrôle d’un promoteur inductible par la tétracycline (TRE-H2B-GFP) (Figure 1B). Le second transgène code pour le facteur de transcription Tétracycline Tet-VP16 sous le contrôle du promoteur de la kératine 5 (K5) [8], et le croisement des deux souris permet l’expression de l’histone H2B-GFP dans l’ensemble des cellules épidermiques, y compris dans les cellules du bulge(Figure 1B) ((→) m/s 2003, n°5, p.755). C’est l’équivalent d’une période d’incorporation d’un analogue nucléotidique ou pulse. Si l’on ajoute la doxycycline, un analogue de la tétracycline, l’expression de H2B-GFP est réprimée. Les cellules en division active vont perdre la GFP par dilution (équivalent de la période chase); mais le produit du transgène H2B-GFP est très stable, et seules les cellules se divisant rarement, …