The spatiotemporal sequence of endocardium and myocardium specification in the mammalian primitive heart tube

Abstract

The primitive heart tube is formed by two layers: the contractile myocardium and the endocardium that lines the inside of the chamber. Previous studies show that, at the onset of gastrulation in mouse, chicken and zebra fish, these two populations have already segregated. Nevertheless, when and how these lineages divert during embryogenesis remains unknown. Here, we use prospective and retrospective clonal analysis in mouse embryos to define the temporal sequence of cell fate specification. Our results confirm that endocardium and myocardium precursors have already segregated just after they undergo gastrulation (embryonic day E6.75). Besides, we observe that multipotent clones induced at E6.25–E.6.5 give rise to other mesoderm lineages apart from endocardium and myocardium. This shows that segregation must take place just before or at gastrulation and that a bipotent progenitor exclusive to myocardium and endocardium does not exist, or it does only very transiently. To learn about the location and dynamics of these progenitors, we used long- term live imaging to track cardiovascular progenitors from their positions at the primitive streak to the differentiated heart tube. We found that the original positions of both precursor populations are intermingled, suggesting they ingress the primitive streak simultaneously. Finding how this key fate decision takes place will help to understand cardiac congenital diseases as well as provide a tool to ambition new tissue engineering and regenerative strategies

El tubo cardíaco primitivo está formado por dos capas: el miocardio contráctil y el endocardio que recubre el interior de la cámara. Estudios anteriores muestran que, al inicio de la gastrulación en el ratón, el pollo y el pez cebra, estas dos poblaciones ya se han segregado. Sin embargo, aún se desconoce cuándo y cómo se separan estos linajes durante la embriogénesis. Aquí, utilizamos el análisis clonal prospectivo y retrospectivo en embriones de ratón para definir la secuencia temporal de la especificación del destino celular. Nuestros resultados confirman que los precursores del endocardio y del miocardio ya se han segregado justo después de pasar por la gastrulación (día embrionario E6.75). Además, observamos que los clones multipotentes inducidos en E6.25–E.6.5 dan lugar a otros linajes del mesodermo además del endocardio y el miocardio. Esto demuestra que la segregación debe tener lugar justo antes o en la gastrulación y que no existe un progenitor bipotente exclusivo de miocardio y endocardio, o sólo muy transitoriamente. Para conocer la ubicación y la dinámica de estos progenitores, utilizamos videomicroscopia en embriones cultivados fuera del útero para seguir los progenitores cardiovasculares desde sus posiciones en la linea primitiva hasta el tubo cardiaco diferenciado. Mostramos que las posiciones originales de ambas poblaciones precursoras están entremezcladas, lo que sugiere que entran en la linea primitiva simultáneamente. Descubrir cómo se produce esta decisión de destino celular ayudará a comprender las enfermedades cardíacas congénitas y proporcionará una herramienta para buscar nuevas estrategias de ingeniería de tejidos y regeneración