Identifier la niche contrôlant la différenciation des mélanocytes

résumé

les mélanocytes présents dans les follicules pileux sont responsables de leur pigmentation., La différenciation des mélanocytes et la pigmentation des cheveux dépendent de la voie de signalisation du facteur de cellules souches (SCF)/C-Kit, mais la niche qui régule la différenciation des mélanocytes n’est pas bien caractérisée. Dans ce numéro de Genes & Development, Liao et ses collègues (pp. 744-756) identifient les cellules dérivées de Krox20+de la tige du cheveu comme la niche et la source essentielle de SCF nécessaire à la maturation des mélanocytes., Cette étude définit les facteurs de niche qui régissent la différenciation des mélanocytes et la pigmentation des cheveux et ouvre de nouvelles voies pour caractériser davantage le dialogue croisé entre le follicule pileux et les mélanocytes qui contrôle le maintien et la différenciation des mélanocytes.

Keywords

• stem cell factor (SCF)
• pigmentation des cheveux
• hair shaft progenitor cell
• hair follicle stem cell
• hair matrix
• KROX20

les mélanocytes sont des cellules productrices de pigments qui protègent l’épiderme de la peau des dommages UV et donnent de la couleur aux poils., Pour ce faire, les mélanocytes produisent de la mélanine, un pigment qui a une double fonction: il absorbe la lumière UV et protège ainsi contre les dommages à l’ADN induits par les rayons UV et agit comme un piégeur antioxydant contre les espèces réactives génotoxiques de l’oxygène (Ros) (Natarajan et al. 2014). La mélanine est produite en particulier des organites dérivés des endosomes appelés mélanosomes qui, une fois matures, sont transférés aux kératinocytes épidermiques voisins, induisant une pigmentation de la peau et des cheveux (Mort et al. 2015)., La pigmentation des cheveux est due à l’action des mélanocytes résidant dans la matrice capillaire transférant les mélanosomes aux cellules progénitrices de l’arbre capillaire, qui à leur tour se différencient de manière terminale pour former la structure capillaire hautement kératinisée et pigmentée. Les follicules pileux alternent les cycles de croissance et de dégénérescence tout au long de la vie de l’animal (Blanpain et Fuchs 2009). Dans l’épiderme de souris, les mélanocytes différenciés du HFs expriment c-Kit, le récepteur tyrosine kinase de la cytokine du facteur de cellules souches (SCF) (Mort et al. 2015)., Des études antérieures ont identifié deux populations distinctes de mélanocytes basées sur l’expression de c-Kit: C-Kit+ mélanocytes situés dans la matrice capillaire et c-Kit− mélanocytes situés autour de la zone de renflement, l’emplacement des cellules souches HF et mélanocytes (Nishimura et al. 2002; Blanpain et Fuchs 2009). Le maintien des mélanocytes HF dépend des cellules souches de mélanocytes C− Kit non pigmentées résidant dans le renflement HF (Nishimura et al. 2002). Des signaux spécifiques activent les cellules souches mélanocytaires pour migrer dans la matrice capillaire et se différencier en cellules productrices de mélanine., Parmi les voies de signalisation Les mieux caractérisées contrôlant les fonctions mélanocytaires, la signalisation SCF/C-Kit active la prolifération, la migration et la différenciation des précurseurs mélanocytaires en cellules productrices de pigments (Botchkareva et al. 2001). Les souris avec une mutation inactivante dans c-Kit ont montré des défauts de couleur des cheveux (Reith et al. 1990), et les anticorps monoclonaux bloquant c-Kit bloquent la pigmentation des cheveux pendant au moins un cycle capillaire (Nishikawa et al. 1991; Botchkareva et coll. 2001; Yoshida et coll. 2001; Nishimura et coll., 2002), soutenant l’importance de la voie de signalisation SCF/C-Kit pour la prolifération, la différenciation et la pigmentation des mélanocytes.

malgré la fonction bien caractérisée de la voie de signalisation SCF / C-Kit dans la régulation de la différenciation des mélanocytes, la source cellulaire de SCF et la niche impliquée dans la différenciation des mélanocytes et la pigmentation des cheveux restent insaisissables. Dans ce numéro de Gènes & le Développement, Liao et al., (2017) rapportent l’identification de la descendance des progéniteurs de la tige capillaire exprimant le facteur de transcription Krox20 comme source de FSC nécessaire à la différenciation des mélanocytes et formant la niche requise pour la pigmentation des cheveux (Fig. 1).

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Figure 1.

la niche pour la pigmentation des follicules pileux., Au cours de la maturation des mélanocytes, les précurseurs des mélanocytes migrent de leur niche de cellules souches renflées vers le compartiment de la matrice capillaire. Dans la matrice, les précurseurs de la tige capillaire (en vert) génèrent une niche pour la différenciation des mélanocytes en produisant SCF (en bleu). Les précurseurs des mélanocytes (en jaune) sont activés par SCF et se différencient dans le compartiment supérieur de la matrice capillaire, délimité par la ligne D’Auber. Les mélanocytes différenciés (en jaune avec contour rouge) transfèrent leurs mélanosomes pour pigmenter les précurseurs de la tige du cheveu (en vert)., Tout en recevant de la mélanine, les précurseurs de la tige capillaire pigmentée (en brun) se différencient pour former la tige capillaire pigmentée. En altérant la production de SCF dans les précurseurs de la tige capillaire, les chercheurs ont montré le blocage de la différenciation des mélanocytes dans la matrice, entraînant l’absence de pigmentation de la tige capillaire.

Liao et al., (2017) ont découvert que le knock-out conditionnel (cKO) de Scf (Scf fl/GFP) dans les lignées cellulaires dérivées de Krox20 en utilisant une recombinase CRE exprimée de manière constitutive sous le contrôle du promoteur Krox20 (Krox20CRE) provoque un grisonnement prématuré des cheveux postnataux à partir de ∼2 mo. Comme Krox20 est exprimé dans différentes lignées dans la peau, y compris les cellules de Schwann et les kératinocytes HF (Gambardella et al. 2000), les chercheurs ont utilisé différentes souris CRE pour supprimer Scf indépendamment dans ces différentes lignées., La suppression de Scf dans les cellules de Schwann ou les mélanocytes n’a aucun effet sur la pigmentation des cheveux, excluant que la source de SCF qui favorise la pigmentation des cheveux provienne de ces lignées. Cependant, la délétion de Scf à l’aide de souris K14Cre, qui cible tous les kératinocytes au début du développement épidermique, induit une perte complète de pigmentation dans la première vague de morphogenèse HF, soutenant l’idée que l’expression de Scf dans les kératinocytes est nécessaire pour induire la pigmentation des cheveux d’une manière non cellulaire autonome.,

pour mieux comprendre quelles sous-populations cellulaires spécifiques de l’épiderme cutané sont responsables de la pigmentation des cheveux, les chercheurs ont effectué une analyse temporelle minutieuse du traçage de la lignée Krox20 à l’aide des souris Krox20CRE / Rosa26-LacZ. Ils ont constaté qu’au jour postnatal 0 (P0)/P2, Krox20CRE marque la partie supérieure de L’HF, correspondant à l’infundibulum qui relie L’HF à l’épiderme interfolliculaire., Plus tard, au cours du développement postnatal autour de P12, Krox20CRE marque en outre les cellules de la gaine racinaire externe (SRO) et les cellules de la matrice et du précortex, qui donnent naissance à la tige capillaire différenciée en phase terminale. L’expression relativement tardive de Krox20 au cours de la première vague de morphogenèse HF explique l’écart dans l’aspect temporel du phénotype de grisonnement des cheveux entre les souris K14cre Scf cKO, qui commence dans la première vague de formation des cheveux, alors que le début du phénotype de grisonnement des cheveux apparaît au cours du deuxième cycle capillaire chez les souris Krox20CRE Scf CKO.,

utilisation de souris rapporteuses Scf-GFP combinées au traçage de la lignée Krox20-CRE / Rosa26-LacZ, Liao et al. (2017) ont montré de manière convaincante que la FSC est exprimée dans les cellules de la tige du cheveu et non dans les cellules du SRO, suggérant fortement que les cellules de la tige du cheveu dérivées de Krox20+sont la principale source de FSC chez les souris adultes et constituent la niche pour la pigmentation des cheveux., En accord avec cette notion, la surexpression de Scf à l’aide de souris transgéniques K14-Scf—qui a exprimé Scf lié à la membrane dans toutes les cellules exprimant K14, englobant les kératinocytes basaux de l’épiderme interfolliculaire et toutes les cellules des SRO supérieures et inférieures, mais pas la matrice capillaire et les cellules de la tige capillaire-ne parvient pas à sauver le phénotype grisonnant des cheveux chez les souris K14cre et krox20cre SCF CKO.

pour déterminer si la délétion du Scf nuit au maintien, à la migration ou à la différenciation des mélanocytes, Liao et al. (2017) ont étudié la présence et la différenciation des mélanocytes dans L’HF en l’absence de Scf., Le Dct, un marqueur des mélanocytes, est complètement absent chez les souris K14CRE/Scf CKO et fortement réduit chez les souris Krox20CRE/Scf CKO dans le HF inférieur, y compris la matrice capillaire et la tige capillaire, soutenant le rôle essentiel du SCF dans la promotion de L’expression du Dct dans les mélanocytes. Chez les souris de type sauvage, c-Kit marque à la fois les mélanocytes Matures (matrice supérieure et tige pileuse) et immatures (matrice inférieure)., Fait intéressant, en l’absence de SCF dans toutes les lignées épidermiques (K14CRE/Scf cKO), les mélanocytes C-Kit+ différenciés étaient complètement absents dans le compartiment des mélanocytes différenciés, tandis que les précurseurs des mélanocytes C-Kit+ immatures n’étaient pas affectés par l’absence de Scf, ce qui démontre que le Scf est nécessaire pour la différenciation terminale des mélanocytes mais n’a pas de rôle essentiel dans la promotion de la survie et de la migration des précurseurs des mélanocytes de leur niche renflée vers le compartiment amplifiant le transit de la matrice.,

En conclusion, Cette étude caractérise en profondeur la niche et la source de FCC requise pour la pigmentation HF et démontre que les cellules de la tige du cheveu sont la principale source de FCC requise pour la différenciation terminale des mélanocytes., Des études futures seront importantes pour caractériser davantage les mécanismes moléculaires qui régulent le maintien des cellules souches mélanocytaires dans leur niche renflée et les signaux qui activent ces cellules à chaque cycle du cycle capillaire et régulent la migration initiale et l’expansion des précurseurs mélanocytaires avant qu’ils n’atteignent la niche de la tige capillaire nouvellement découverte qui favorise leur maturation finale.

• © 2017 Zocco et Blanpain; publié par Cold Spring Harbor Laboratory Press