La croissance et la régénération des muscles squelettiques nécessitent une population de cellules souches musculaires, les cellules satellites, situées en contact étroit avec la myofibre. Ces cellules sont spécifiées au cours du développement fœtal et postnatal précoce chez la souris à partir d'une population Pax3/7 de cellules progénitrices embryonnaires. Comme on sait peu de choses sur le contrôle génétique de leur formation et de leur maintien, nous avons effectué un profil d'expression chronologique à l'échelle du génome identifiant les changements transcriptomiques dynamiques impliqués dans l'établissement des cellules souches musculaires tout au long de la vie et l'acquisition des propriétés des cellules souches musculaires. Nous avons identifié de multiples gènes et voies associés à la formation de cellules satellites, y compris un ensemble de gènes spécifiquement induits (EphA1, EphA2, EfnA1, EphB1, Zbtb4, Zbtb20) ou inhibés (EphA3, EphA4, EphA7, EfnA2, EfnA3, EfnA4, EfnA5, EphB2, EphB3, EphB4, EfnBs, Zfp354c, Zcchc5, Hmga2) dans les cellules souches adultes. Les récepteurs de l'éphrine et les ligands des éphrines ont été impliqués dans la migration cellulaire et le guidage dans de nombreux tissus, y compris le muscle squelettique. Ici, nous montrons que les récepteurs de l'éphrine et les ligands des éphrines sont également impliqués dans la régulation du programme myogénique adulte. De manière frappante, l'altération de la fonction EPHB1 dans les cellules satellites conduit à une différenciation accrue au détriment de l'auto-renouvellement dans les cultures de myofibres isolées. De plus, nous avons identifié de nouveaux facteurs de transcription, dont plusieurs protéines à doigt de zinc. ZFP354C et ZCCHC5 diminuent la capacité d'auto-renouvellement en cas de surexpression, tandis que ZBTB4 l'augmente et ZBTB20 induit une progression myogénique. Le régulateur architectural et transcriptionnel HMGA2 a été impliqué dans l'activation des cellules satellites. Ensemble, notre étude montre que le profilage du transcriptome couplé à l'analyse de la culture de myofibres, fournit un système efficace pour identifier et valider les gènes candidats impliqués dans l'établissement/le maintien des cellules souches musculaires. En outre, le profilage transcriptomique tour de force fournit une mine de données à éclairer pour les futures thérapies musculaires à base de cellules souches.

El crecimiento y la regeneración del músculo esquelético requieren una población de células madre musculares, las células satélite, ubicadas en contacto cercano con la miofibra. Estas células se especifican durante el desarrollo fetal y postnatal temprano en ratones de una población Pax3/7 de células progenitoras embrionarias. Como se sabe poco sobre el control genético de su formación y mantenimiento, realizamos un perfil de expresión cronológico de todo el genoma que identifica los cambios transcriptómicos dinámicos involucrados en el establecimiento de células madre musculares a lo largo de la vida y la adquisición de propiedades de células madre musculares. Hemos identificado múltiples genes y vías asociadas con la formación de células satélite, incluido el conjunto de genes específicamente inducidos (EphA1, EphA2, EfnA1, EphB1, Zbtb4, Zbtb20) o inhibidos (EphA3, EphA4, EphA7, EfnA2, EfnA3, EfnA4, EfnA5, EphB2, EphB3, EphB4, EfnBs, Zfp354c, Zcchc5, Hmga2) en células madre adultas. Los receptores de efrina y los ligandos de efrina se han implicado en la migración celular y la guía en muchos tejidos, incluido el músculo esquelético. Aquí mostramos que los receptores de efrina y los ligandos de efrina también están involucrados en la regulación del programa miogénico adulto. Sorprendentemente, el deterioro de la función de EPHB1 en células satélite conduce a una mayor diferenciación a expensas de la autorrenovación en cultivos aislados de miofibras. Además, identificamos nuevos factores de transcripción, incluidas varias proteínas con dedos de zinc. ZFP354C y ZCCHC5 disminuyeron la capacidad de autorrenovación cuando se sobreexpresaron, mientras que ZBTB4 la aumentó y ZBTB20 indujo la progresión miogénica. El regulador arquitectónico y transcripcional HMGA2 participó en la activación de las células satelitales. En conjunto, nuestro estudio muestra que el perfil del transcriptoma, junto con el análisis del cultivo de miofibras, proporciona un sistema eficiente para identificar y validar los genes candidatos implicados en el establecimiento/mantenimiento de las células madre musculares. Además, el perfil transcriptómico de tour de force proporciona una gran cantidad de datos para informar sobre futuras terapias musculares basadas en células madre.

Skeletal muscle growth and regeneration require a population of muscle stem cells, the satellite cells, located in close contact to the myofiber. These cells are specified during fetal and early postnatal development in mice from a Pax3/7 population of embryonic progenitor cells. As little is known about the genetic control of their formation and maintenance, we performed a genome-wide chronological expression profile identifying the dynamic transcriptomic changes involved in establishment of muscle stem cells through life, and acquisition of muscle stem cell properties. We have identified multiple genes and pathways associated with satellite cell formation, including set of genes specifically induced (EphA1, EphA2, EfnA1, EphB1, Zbtb4, Zbtb20) or inhibited (EphA3, EphA4, EphA7, EfnA2, EfnA3, EfnA4, EfnA5, EphB2, EphB3, EphB4, EfnBs, Zfp354c, Zcchc5, Hmga2) in adult stem cells. Ephrin receptors and ephrins ligands have been implicated in cell migration and guidance in many tissues including skeletal muscle. Here we show that Ephrin receptors and ephrins ligands are also involved in regulating the adult myogenic program. Strikingly, impairment of EPHB1 function in satellite cells leads to increased differentiation at the expense of self-renewal in isolated myofiber cultures. In addition, we identified new transcription factors, including several zinc finger proteins. ZFP354C and ZCCHC5 decreased self-renewal capacity when overexpressed, whereas ZBTB4 increased it, and ZBTB20 induced myogenic progression. The architectural and transcriptional regulator HMGA2 was involved in satellite cell activation. Together, our study shows that transcriptome profiling coupled with myofiber culture analysis, provides an efficient system to identify and validate candidate genes implicated in establishment/maintenance of muscle stem cells. Furthermore, tour de force transcriptomic profiling provides a wealth of data to inform for future stem cell-based muscle therapies.

يتطلب نمو العضلات الهيكلية وتجديدها مجموعة من الخلايا الجذعية العضلية، الخلايا الساتلية، التي تقع على اتصال وثيق مع الألياف العضلية. يتم تحديد هذه الخلايا أثناء نمو الجنين والتطور المبكر بعد الولادة في الفئران من مجموعة Pax3/7 من الخلايا السلف الجنينية. نظرًا لأنه لا يُعرف سوى القليل عن التحكم الجيني في تكوينها وصيانتها، فقد أجرينا ملف تعريف للتعبير الزمني على مستوى الجينوم يحدد التغيرات الديناميكية في النسخ التي ينطوي عليها إنشاء الخلايا الجذعية العضلية من خلال الحياة، واكتساب خصائص الخلايا الجذعية العضلية. لقد حددنا العديد من الجينات والمسارات المرتبطة بتكوين الخلايا الساتلية، بما في ذلك مجموعة من الجينات المستحثة على وجه التحديد (EphA1، EphA2، EfnA1، EphB1، Zbtb4، Zbtb20) أو المثبطة (EphA3، EphA4، EphA7، EfnA2، EfnA3، EfnA4، EfnA5، EphB2، EphB3، EphB4، EfnBs، Zfp354c، Zcchc5، Hmga2) في الخلايا الجذعية البالغة. تورطت مستقبلات الإفرين وروابط الإفرين في هجرة الخلايا وتوجيهها في العديد من الأنسجة بما في ذلك العضلات الهيكلية. هنا نظهر أن مستقبلات Ephrin و ephrins ligands تشارك أيضًا في تنظيم البرنامج العضلي للبالغين. ومن اللافت للنظر أن ضعف وظيفة EPHB1 في الخلايا الساتلية يؤدي إلى زيادة التمايز على حساب التجديد الذاتي في مزارع الألياف العضلية المعزولة. بالإضافة إلى ذلك، حددنا عوامل نسخ جديدة، بما في ذلك العديد من بروتينات إصبع الزنك. انخفض ZFP354C و ZCCHC5 قدرة التجديد الذاتي عند الإفراط في التعبير، في حين زاد ZBTB4 ذلك، و ZBTB20 تسبب التقدم العضلي. شارك المنظم المعماري والنسخ HMGA2 في تنشيط الخلايا الساتلية. تُظهر دراستنا معًا أن التنميط الترانسكريبتومي المقترن بتحليل مزرعة الألياف العضلية، يوفر نظامًا فعالًا لتحديد الجينات المرشحة المتورطة في إنشاء/صيانة الخلايا الجذعية العضلية والتحقق من صحتها. علاوة على ذلك، يوفر التنميط النسخي للقوة ثروة من البيانات للإبلاغ عن علاجات العضلات المستقبلية القائمة على الخلايا الجذعية.