Origine du muscle squelettique : rôles de Pax3/Pax7 Pax3/Pax7-dependent population of skeletal muscle progenitor cells

L’ensemble de la musculature du corps et des membres dérive des somites, structures embryonnaires segmentées émanant du mésoderme présomitique [1]. Chaque somite se compose d’un sclérotome ventral, à l’origine du squelette axial, et d’un dermomyotome épithélial dorsal à l’origine du derme (peau) et des muscles. Les premières cellules myogéniques (caractérisées par l’expression des facteurs de détermination myogéniques Myf5, MyoD et/ou Mrf4) apparaissent aux bordures de ce dermomyotome. Elles migrent ensuite entre le dermomyotome et le sclérotome pour former le myotome primaire, premier muscle squelettique du corps [2, 3], essentiellement formé de cellules post-mitotiques : myoblastes en cours de différenciation et fibres musculaires différenciées. La formation des muscles au cours du développement des vertébrés est un processus progressif avec la mise en place de plusieurs vagues successives de cellules musculaires (dites embryonnaires, foetales et adultes) dont l’origine cellulaire était restée obscure. Nous avons maintenant identifié une population de cellules progénitrices à l’origine de ces différents lignages [4], ce qui nous permet de proposer un modèle unifié du développement musculaire (Figure 1). Nous avons tout d’abord observé l’existence d’une population de cellules au sein du myotome des embryons de souris n’exprimant ni les facteurs myogéniques, ni les marqueurs de différenciation. En revanche ces cellules expriment Pax3 (Figures 2B et 2C), et son paralogue Pax7, deux facteurs de transcription à homéodomaine, importants au cours de l’organogenèse chez la souris et impliqués chez l’homme dans des cancers (rhabdomyosarcomes) et dans une maladie génétique rare (syndrome de Waardenburg) [5]). Cette nouvelle population de cellules est présente tout au long du développement embryonnaire et foetal dans un état prolifératif (contrairement aux myoblastes) au sein même des masses musculaires du tronc et des membres. Grâce aux stabilités différentielles de gènes rapporteurs insérés aux locus Pax3 (Pax3GFP/+) et Pax7 (Pax7LacZ/+), nous avons pu étudier la contribution de cette population de progéniteurs à la croissance musculaire. En effet, la protéine GFP (green fluorescent protein) étant très stable, il est possible de suivre le devenir des cellules qui ont exprimé Pax3 à un moment donné (Pax3+, GFP+), et ce même dans les cellules où Pax3 est éteint (Pax3-, GFP+). En revanche, la stabilité du rapporteur β-Gal (Pax7LacZ/+) est similaire à celle de la protéine endogène Pax7, reflétant l’expression endogène de ce gène (Figure 2A). La comparaison de l’expression de ces deux rapporteurs (GFP et β-gal) dans des embryons Pax3GFP/+ : Pax7LacZ/+ nous a permis de montrer que ces cellules contribuent à la croissance musculaire (les fibres sont GFP+ mais β-gal-), tout en restant en prolifération dans les masses musculaires. Elles ont donc des caractéristiques de cellules souches. Ainsi, cette population de cellules Pax3+/Pax7+ constitue un nouveau compartiment de cellules progénitrices/souches musculaires résidentes capables de contribuer à la croissance musculaire tout au long du développement (Figures 2D et 2E). Chez l’adulte, on rencontre des cellules mononucléées, appelées cellules satellites, en périphérie de chaque fibre musculaire multinucléée. Ces cellules souches musculaires fournissent l’essentiel du réservoir de croissance et de régénération chez l’adulte et sont capables de prolifération et de différenciation après activation. La localisation le long des fibres, le fort potentiel myogénique ainsi que l’expression des facteurs de transcription Pax3 et/ou Pax7 suggèrent que les progéniteurs musculaires résidents identifiés chez le foetus sont à l’origine des cellules satellites de l’adulte : nous avons montré que ces cellules adoptent progressivement une position de cellule satellite, c’est-à-dire le long des fibres différenciées sous la lame basale, chez le foetus juste avant la naissance [4]. Des études complémentaires de lignage réalisées chez le poulet ont confirmé ce résultat [6]. Les …