Embryonic stem cells as a cellular model for neuroectodermal commitment and skin formation

Embryonic stem (ES) cells can be differentiated into many cell types in vitro, thus providing a potential unlimited supply of cells for cognitive in vitro studies and cell-based therapy. We recently reported the efficient derivation of ectodermal and epidermal cells from murine ES cells. These differentiated ES cells were able to form, in culture, a multilayered epidermis coupled with an underlying dermal compartment, similar to native skin. We clarified the function of BMP-4 in the binary neuroectodermal choice by stimulating sox-1+ neural precursors to undergo specific apoptosis while inducing epidermal differentiation through ΔNp63 gene activation. We further demonstrated that ΔNp63 enhances ES-derived ectodermal cell proliferation and is necessary for epidermal commitment. This unique cellular model further provides a powerful tool for identifying the molecular mechanisms controlling normal skin development and for investigating p63-ectodermal dysplasia human congenital pathologies. To cite this article: D. Aberdam et al., C. R. Biologies 330 (2007).

RésuméLes cellules souches embryonnaires (ES) sont un formidable outil pour récapituler in vitro les étapes essentielles du développement embryonnaire. Cela permet de produire des modèles cellulaires accessibles aux études moléculaires et génétiques. Nous avons montré que les effets synergiques d'une matrice extracellulaire mésenchymateuse et du morphogène BMP-4 induisent de manière significative la différenciation des cellules ES en kératinocytes capables de former in vitro un épiderme pluristratifié. Nous démontrons, de plus, que BMP-4 induit l'apoptose, caspase-dépendante, de progéniteurs neuronaux sox-1+ au profit de l'engagement épidermique. Ce résultat clarifie le rôle de BMP-4 dans l'inhibition neuronale embryonnaire et suggère l'existence de précurseurs neuroectodermaux bipotents. ΔNp63 est activée par le BMP-4 au cours de l'engagement ectodermal des cellules ES, et son expression exogène stimule la prolifération des précurseurs ectodermaux tout en induisant leur différenciation épidermique. Ce modèle cellulaire permettra d'identifier les mécanismes moléculaires mis en jeu au cours de la formation normale de la peau et d'étudier le rôle de chaque isoforme de p63 dans les dystrophies ectodermales humaines. Pour citer cet article : D. Aberdam et al., C. R. Biologies 330 (2007).