Inactivation du chromosome X, XIST, Long ARN non codant, Développement humain, Tissus extra-embryonnaires

L'Inactivation du Chromosome X (ICX) est un mécanisme de compensation de dose qui réprime l'expression des gènes d'un des deux chromosome X présent dans les cellules femelles des mammifères. L'ICX est initiée pendant le développement précoce des mammifères, mais agit comme un véritable mécanisme épigénétique puisque la répression transcriptionnelle des gènes du X est conservée au cours des divisions cellulaires tout au long de la vie de l'organisme. Chez la souris, d'où proviennent la plupart des connaissances sur l'ICX, le long ARN non codant XIST est le régulateur clé de ce processus. Dans cet organisme, l'absence de XIST empêche l'initiation de l'inactivation, ce qui entraîne un défaut de croissance des tissus extra-embryonnaires et, par conséquent, la mort de l'embryon. Chez l'humain, les mécanismes précoces d'établissement de l'ICX diffèrent de ceux de la souris, ce qui suggère la nécessité d'étudier spécifiquement des modèles humains pour comprendre l'ICX dans cette espèce. Au cours de mon doctorat, j'ai donc essayé de comprendre le lien entre l'ICX et le développement des tissus extra-embryonnaires. J'ai utilisé des Cellules Souches Embryonnaires humaines (CSEh) naïves, qui sont transcriptionnellement similaire aux cellules présentent dans les blastocystes préimplantatoires et qui n'ont pas encore déclenchées l'ICX. J'ai spécifié ces CSEh naïves en Cellules Souches du Trophoblaste (CST) et en Cellules du Mésoderme Extra-embryonnaire (CMEX) et montré que cette spécification conduit à l'établissement de l'ICX dans les deux types de cellules. Cependant, l'étude du paysage chromatinien du X inactif dans types cellulaires diffèrent de celui des cellules du lignage embryonnaire, avec notamment une absence d'enrichissement des marques épigénétiques répressives classiques sur le chromosome X comparativement à ce qui est présent sur les autosomes. En utilisant un système inductible de répression transcriptionnelle de XIST, j'ai montré que XIST est nécessaire à l'établissement de l'ICX dans les cellules extra-embryonnaires humaines, première preuve formelle de l'importance de XIST pour l'ICX chez l'humain. Par ailleurs, l'analyse de la cinétique de spécification des cellules naïves en CST et CMEX par RNA-seq sur cellules uniques montre que l'absence de l'ICX n'empêche pas l'instruction de ces destins extra-embryonnaires mais plutôt la survie cellulaire. Nous avons aussi identifié des gènes dont l'expression est dérégulée en l'absence d'ICX, qui sont susceptibles d'être ceux pour lesquels la régulation de la dose est cruciale au cours du développement embryonnaire. Ce travail démontre la nécessité de XIST pour l'établissement de l'ICX dans les cellules extra-embryonnaires et propose un lien étroit entre l'établissement de l'ICX et la croissance des tissus extra-embryonnaires au début du développement humain.