Endothelio-Mesenchymal Interaction Controls runx1 Expression and Modulates the notch Pathway to Initiate Aortic Hematopoiesis

SummaryHematopoietic stem cells (HSCs) are produced by a small cohort of hemogenic endothelial cells (ECs) during development through the formation of intra-aortic hematopoietic cell (HC) clusters. The Runx1 transcription factor plays a key role in the EC-to-HC and -HSC transition. We show that Runx1 expression in hemogenic ECs and the subsequent initiation of HC formation are tightly controlled by the subaortic mesenchyme, although the mesenchyme is not a source of HCs. Runx1 and Notch signaling are involved in this process, with Notch signaling decreasing with time in HCs. Inhibiting Notch signaling readily increases HC production in mouse and chicken embryos. In the mouse, however, this increase is transient. Collectively, we show complementary roles of hemogenic ECs and mesenchymal compartments in triggering aortic hematopoiesis. The subaortic mesenchyme induces Runx1 expression in hemogenic-primed ECs and collaborates with Notch dynamics to control aortic hematopoiesis

Aspects cellulaires et moléculaires de l'émergence des cellules souches hématopoïétiques : implication de RUNX1/AML1

Chez l'embryon de vertébré, le plancher de l'aorte est le site majeur de production des Cellules Souches Hématopoïétiques (CSH) assurant le renouvellement des cellules sanguines chez l'adulte. Les CSH sont produites à partir des Cellules Endothéliales (CE) via une cascade complexe d'événements moléculaires qui sont, à l'heure actuelle, encore peu compris. Le facteur de transcription RUNX1/AML1 et son cofacteur CBFβ, impliqués dans 20 % des leucémies myéloïdes aiguës, semblent contrôler ce processus. L'étude détaillée de l'expression de RUNX1 et des facteurs associés au cours de la production des CSH chez l'embryon d'oiseau, nous permet d'envisager les cascades moléculaires impliquées. Cependant, la fonction de RUNX1 est finement régulée à plusieurs niveaux et les mécanismes moléculaires sousjacents sont difficiles à analyser par les approches génétiques classiques. Afin d'offrir de nouvelles possibilités d'étude, nous avons mis au point une technique permettant de cibler l'arbre vasculaire et les CE hémogéniques in vivo. Le transfert de gène est réalisé par lipofection après inoculation par injection intra-cardiaque chez l'embryon d'oiseau. Cette méthode a été optimisée pour permettre de mener des expériences de gain ou de perte de fonction de manière simple et efficace. Combiné aux avantages expérimentaux de l'embryon d'oiseau, ce nouveau système d'analyse génétique nous permet d'étudier en détail la fonction de RUNX1 dans la production des CSH à partir des CE

Widespread lipoplex-mediated gene transfer to vascular endothelial cells and hemangioblasts in the vertebrate embryo.

We report here a method that allows fast, efficient, and low-cost screening for gene function in the vascular system of the vertebrate embryo. Through intracardiac delivery of nucleic acids optimally compacted by a specific cationic lipid, we are able to induce in vivo endothelial cell-specific gain-of-function during development of the vascular network in the chick embryo. When the nucleic acids are delivered during the period of intraembryonic hematopoiesis, aortic hemangioblasts, the forerunners of the hematopoietic stem cells known to derive from the aortic endothelium, are also labeled. Similarly, we show that siRNA could be used to induce loss-of-function in vascular endothelial cells. This gene transfer technique was also applied to the mouse embryo with a high efficiency. The present method allows large-scale analysis and may represent a new and versatile tool for functional genomics