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Modèles in vitro de mélanocytes : une brève revue de la littérature

Introduction

Les mélanocytes sont des cellules productrices de mélanine qui sont responsables de la pigmentation de la peau, et de sa protection contre les rayonnements UV (Mort et al, 2015). Les mélanocytes épidermiques humains pour les études in vitro sont principalement obtenus à partir de sources primaires. Cependant, ces dernières années, les progrès de la technologie des cellules souches ont permis de générer des mélanocytes à partir de cellules souches pluripotentes humaines induites (hiPSC-MEL) (Nissan et al., 2011). Cette brève revue détaille comment les hiPSC-MEL se comparent aux mélanocytes épidermiques humains (HEM) en termes de morphologie, d'expression des marqueurs et de fonctions.


Morphologie des mélanocytes

Comme les HEM, les hiPSC-MEL présentent des processus bipolaires s'étendant à partir d'un petit corps ovoïde, avec une morphologie générale allongée et fusiforme (Nissan et al., 2011 ; Ohta et al., 2011). La microscopie électronique des hiPSC-MEL a révélé la présence de nombreux mélanosomes pigmentés, représentant les quatre étapes de la maturation des mélanosomes (Nissan et al., 2011 ; Yang et al., 2011).


Profil d'expression des ARN et des protéines

Les hiPSC-MEL expriment de nombreux marqueurs spécifiques des mélanocytes au niveau de l'ARN et des protéines, tels que le facteur de transcription clé MITF (avec un niveau élevé de l'isoforme spécifique des mélanocytes MITF-M), le récepteur SCF c-Kit, S100 et MLANA. En outre, ils expriment des protéines de la voie de biosynthèse de la mélanine telles que PMEL17, DCT, TYRP1 et TYR. En outre, les comparaisons des profils d'expression génétique montrent que les HEM et les hiPSC-MEL sont étroitement liées (Jones et al., 2013 ; Ohta et al., 2011).


Functions des mélanocytes

Pigmentation

In vivo, les mélanocytes jouent un rôle essentiel dans la pigmentation de la peau en réponse aux agents de bronzage tels que la production d'alpha-mélanocyte-stimulating hormone (α-MSH) médiée par la lumière du soleil (Schallreuter et al., 2008). De même que les HEM, les hiPSC-MEL sont pigmentées et augmenteront leur niveau de production de mélanine en réponse à la stimulation α-MSH (Nissan et al., 2011)..


Localisation basale dans un modèle de peau reconstruit en 3D

Dans un modèle de peau reconstruite en 3D où les hiPSC-MEL sont cocultivées avec des kératinocytes, elles montrent une localisation correcte dans les couches basales de l'épiderme (Jones et al., 2013 ; Mica et al., 2013 ; Nissan et al., 2011).


Transfert de mélanosomes dans les kératinocytes.

Une fois produite par les mélanocytes, la mélanine est transférée aux kératinocytes adjacents de la peau (Van Den Bossche et al., 2006). Les hiPSC-MEL sont capables de transférer les mélanosomes aux kératinocytes dans des modèles de co-culture (Nissan et al., 2011).


Conclusion

Grâce aux progrès de la technologie hiPSC, il est désormais possible de produire des mélanocytes dérivés des hiPSC qui ressemblent étroitement à leurs homologues primaires en termes de morphologie, d'expression des marqueurs et de fonction. En outre, les hiPSC-MEL représentent une alternative rentable disponible en quantité pratiquement illimitée (à partir d'une source unique).



HEM

hiPSC-MEL

Morphologie

++

++

Profil d'expression

++

++

Fonction

++

++

Etude de maladie génétique

-

+++

Disponibilité

+

++

Coût

$$

$

Comparaison de deux modèles de mélanocytes : HEM & hiPSC-MEL


Références

Jones, J.C.,Sabatini, K., Liao, X., Tran, H.T., Lynch, C.L., Morey, R.E., Glenn-Pratola,V., Boscolo, F.S., Yang, Q., Parast, M.M., Liu, Y., Peterson, S.E., Laurent,L.C., Loring, J.F., Wang, Y.C., 2013. Melanocytes derived from transgene-freehuman induced pluripotent stem cells. J Invest Dermatol 133, 2104-2108.


Mica,Y., Lee, G., Chambers, S.M., Tomishima, M.J., Studer, L., 2013. Modeling neuralcrest induction, melanocyte specification, and disease-related pigmentationdefects in hESCs and patient-specific iPSCs. Cell Rep 3, 1140-1152.


Mort,R.L., Jackson, I.J., Patton, E.E., 2015. The melanocyte lineage in developmentand disease. Development 142, 1387.


Nissan,X., Larribere, L., Saidani, M., Hurbain, I., Delevoye, C., Feteira, J.,Lemaitre, G., Peschanski, M., Baldeschi, C., 2011. Functional melanocytesderived from human pluripotent stem cells engraft into pluristratifiedepidermis. Proc Natl Acad Sci U S A 108, 14861-14866.


Ohta,S., Imaizumi, Y., Okada, Y., Akamatsu, W., Kuwahara, R., Ohyama, M., Amagai,M., Matsuzaki, Y., Yamanaka, S., Okano, H., Kawakami, Y., 2011. Generation ofhuman melanocytes from induced pluripotent stem cells. PLoS One 6, e16182.


Schallreuter,K.U., Kothari, S., Chavan, B., Spencer, J.D., 2008. Regulation ofmelanogenesis--controversies and new concepts. Exp Dermatol 17, 395-404.


Van DenBossche, K., Naeyaert, J.M., Lambert, J., 2006. The quest for the mechanism ofmelanin transfer. Traffic 7, 769-778.


Yang, R., Jiang, M., Kumar, S.M.,Xu, T., Wang, F., Xiang, L., Xu, X., 2011. Generation of melanocytes frominduced pluripotent stem cells. J Invest Dermatol 131, 2458-2466.


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