Fabrication de lignées de cellules souches pluripotentes embryonnaires destinées à la production de lapins transgéniques – ORYCTOGENE-II

Le lapin est un animal modèle pertinent pour l’étude de nombreuses maladies humaines associées à un fort taux de mortalité dans les pays occidentaux, comme les maladies cardiovasculaires, l’hypertension et l’athérosclérose. Le verrou technologique dans la création de lapins transgéniques, et donc dans l’obtention de lapins modèles de maladies humaines, est la dérivation de cellules souches pluripotentes capables de coloniser un embryon pré-implantatoire pour former des chimères germinales. En effet, depuis une vingtaine d’année, l’utilisation de cellules souches pluripotentes a permis de développer avec succès les techniques de transgénèse ciblée chez la souris. Le projet ORYCTOGENE-II a pour but de transférer cette technologie au lapin. Pour cela, il regroupe deux laboratoires de l’INSERM (les équipes de P. Savatier et B. Pain) ayant une expertise reconnue dans l’étude des cellules souches pluripotentes, et un partenaire industriel (Transgenic Rabbit Model) spécialisé dans la production de lapins transgéniques par micro-injection d’ADN dans l’ovocyte fécondé.
Le principal objectif du projet ORYCTOGENE-II est d’obtenir des cellules souches pluripotentes de lapin présentant le même état de pluripotence que les cellules souches embryonnaires (ESC) et les cellules souches pluripotentes induites (iPSC) murines, dites naives, c’est-à-dire des cellules capables de coloniser un embryon pré-implantatoire et de contribuer au développement de tous ses tissus somatiques et germinal. Dans ce but, le projet ORYCTOGENE-II développe une stratégie innovante qui associe une expression forcée de facteurs de transcription spécifiques de l’état naïf, avec la sélection génétique des cellules ES et iPS émergeantes possédant les caractéristiques des cellules souches naives.
La pierre angulaire du projet ORYCTOGENE-II est la production de lapins transgéniques exprimant des gènes rapporteurs fluorescents et des gènes de sélection sous le contrôle d’éléments de régulation transcriptionnelle spécifiques de l’état de pluripotence naïf. Les embryons transgéniques seront ensuite utilisés pour mettre en culture les cellules ESC et sélectionner les rares cellules montrant un phénotype naïf. De même, les cellues somatiques seront utilisées pour la reporgrammation en cellules iPS. Pour augmenter le taux d’obtention des cellules ESCs naives, les embryons seront infectés avec des vecteurs lentiviraux exprimant de façon contrôlée des facteurs de transcription contrôlant la pluripotence, tels que Klf2, Klf4 et STAT3. Du fait de la difficulté certaine à générer des lapins transgéniques par micro-injection d’ADN, une telle stratégie expérimentale associant sélection génétique et surexpression de facteurs de transcription dans l’embryon pré-implantatoire n’a été jamais mise en oeuvre jusqu’à maintenant.
Le projet ORYCTOGENE-II aboutira à la production de lignées de cellules ESCs et iPSCs chez le de lapin, qui pourront être utilisées pour des expériences de transgénèse ciblée par recombinaison homologue et pour la création de chimères germinales. En plus des applications évidentes en biotechnologie chez le lapin, ces cellules présenteront un intérêt important pour la communauté scientifique travaillant sur les cellules souches, du fait des fortes similitudes existantes entre le développement des embryons humains et de lapin. Les cellules ESCs de lapin offriront ainsi un nouveau modèle cellulaire expérimental pour l’étude et la comparaison des cellules ESCs humaines. Le partenaire industriel sera l’exécutant exclusif des propriétés intellectuelles générées par ce projet. En cas de succès, le projet ORYCTOGENE-II apportera la preuve du concept de nouveaux modèles animaux utilisables dans l’industrie pharmaceutique ou en recherche médicale pour améliorer la santé humaine.