Analyse moléculaire et cellulaire de l'interaction entre sortie du cycle et myogenèse dans les cellules souches du muscle du squelette

Ce travail de thèse a porté sur l'étude de l'équilibre entre la prolifération et la différenciation dans le cadre de la myogenèse embryonaire et postnatale. Chez l'embryon, le sortie du cycle cellulaire est contrôlé par p57 et p21 pendant la myogenèse. Nous avons montré que la voie de signalisation Notch ainsi que les facteurs de régulation myogéniques (MRFs) régulent l'expression de p57 dans les cellules progénitrices et les myoblastes en différentiation. Chez l'adulte, p21 et p57 ne sont pas exriés dans la population quiescente de cellules souches du muscle (cellules satellites - SCs). p21 et p57 sont rapidement induits après activation et durant la différentiation des SCs. Ex vivo, les myoblastes déficients pour le gène p21 présentent des défauts de prolifération et de différenciation. In vivo, l'étude de la régénération musculaire chez les mutants p21 a montré une réduction précoce des SCs, avec un retard de reconstitution du tissu musculaire. Afin de pouvoir étudier le rôle de p57 après la naissance (les mutants p57 meurent à la naissance) nous avons généré un modèle murin permettant de muter le gène p57 de manière spatio-temporelle avec le système de recombinaison Cre/LoxP. Nous avons combiner notre allèle p57 conditionnel avec une Cre exprimée de manière ubiquitaire, et observé des phénotypes identiques aux phénotypes décrits précédemment chez les souris présentant une perte du p57. L'ablation conditionnelle de p57 dans les SCs adultes, a conduit à une diminution de la différenciation myogénique in vitro. Notre travail suggère que p21 et p57 jouent un rôle important dans la régulation de la différenciation et le cycle cellulaire dans le muscle adulte.This thesis focuses on the coordination of proliferation and differentiation in embryonic and adult myogenesis. During development, we demonstrated that skeletal muscle progenitors interact with the differentiating myoblasts via the Notch pathway to maintain their pool. It has previously been established that p57 and p21 redundantly promote cell cycle exit in developing muscle and we showed that Notch and Myogenic Regulatory Factors act through muscle-specific regulation of p57. We then examined p21 and p57 in adult skeletal muscle stem cells, called satellite cells (SCs). Although absent from quiescent SCs, p21 and p57 are expressed upon activation (including proliferating myoblasts) and differentiation. p21-null myoblasts exhibited proliferation and differentiation defects in myofiber cultures, implicating p21 at the early activation phase. In vivo muscle regeneration studies with p21 mutants showed an early impact on the SC pool, while SCs and muscle structure were re-established by the end of regeneration. Since p57-deficient mice die at birth, we generated a conditional knock-out (KO) allele for postnatal studies using the loxP/Cre recombination system. With a ubiquitous Cre we observed developmental and perinatal phenotypes similar to previously described KO embryos. The new p57 allele also includes a β-galactosidase reporter and we showed that it recapitulates p57 expression profile in embryonic and adult tissues. Conditional ablation of p57 in adult SCs reduced myogenic differentiation in primary myoblast culture. Our work suggests that p21 and p57 are involved in adult myogenesis and cell cycle exit, working at the early steps of satellite cell activation