Unité: Expression génétique et maladies - URA1644 du CNRS

Responsable: YANIV Moshe

Notre unité étudie les rôles respectifs des facteurs de transcription et des machineries de remodelage de la chromatine lors de l'activation ou de la répression des gènes dans les cellules de mammifères. Nous examinons le rôle de plusieurs familles de facteurs de transcription dans le contrôle de la différenciation cellulaire et de l'organogenèse, ainsi que dans le contrôle de la prolifération cellulaire ou de l'apoptose. Nous procédons à l'inactivation complète ou conditionnelle de gènes, chez la souris, et utilisons des puces à ADN ainsi qu'une recherche in silico sur les génomes. Nos travaux ont des implications pour la compréhension de la transformation cellulaire viro-inductible ou non et pour la compréhension de certaines maladies comme le diabète de Type II, la polykystose rénale ou la malformation de la plaque ductale hépatique.

HNF1alpha et HNF1beta : développement et maladies Responsable : Marco Pontoglio

Autres membres du groupe : Olivier Bluteau, Antonia Doyen, Evelyne Fischer, Lionel Gresh, Serge Garbay et Andreas Reimann

L'organogenèse est un phénomène complexe dont les mécanismes moléculaires ne sont que partiellement connus. Hepatocyte Nuclear Factor 1α et β (HNF1α et HNF1β) sont deux homéoprotéines qui sont apparues au cours de l'évolution, avec les premiers vertébrés. Elles sont exprimées dans les épithéliums polarisés de différents organes comme le foie, le rein, le pancréas et l'intestin, où elles contrôlent l'expression de gènes cibles spécifiques. Pour comprendre le rôle joué par ces deux facteurs de transcription, pendant le développement, nous avons généré des modèles murins porteurs de mutations nulles dans ces deux gènes. Des souris déficientes en HNF1βmeurent à 7.5 jours de développement embryonnaire d'un défaut de la différenciation de l'endoderme viscéral extra embryonnaire. D'autre part, l'inactivation conditionnelle de ce gène a montré qu'HNF1βjoue un rôle très important pour le développement correct de certains organes. L'absence de HNF1βdans le foie entraîne un défaut de formation des canaux biliaires et des artérioles hépatiques. Dans le rein, l'inactivation spécifique de tissu HNF1β provoque une polykystose due au manque d'expression de PKD2 et PKHD1, deux gènes impliqués respectivement dans des polykystoses rénales dominantes et récessives chez l'homme. Des mutations dans le gène HNF1α, chez l'homme, sont associées à des kystes rénaux et à un diabète de Type II. L'inactivation d'HNF1α entraîne des dysfonctionnements post-natals du foie, du rein et du pancréas. Les souris déficientes en HNF1αsouffrent de phénylkétonurie, d'un syndrome rénal de Fanconi et d'un diabète de Type II. À l'aide de micro puces ADN (Affymetrix) nous avons identifié quelques centaines de gènes dont l'expression hépatique dépend de l'un de ces deux facteurs de transcription. Nous étudions actuellement la corrélation entre l'effet transcriptionnel sur ces gènes cibles et l'enrichissement en sites HNF1, détecté à l'aide d'une approche in silico, dans les régions génomiques avoisinantes. Notre but est de développer des approches visant à prédire les programmes génétiques contrôlés par des facteurs de transcription.

Les proto-oncogènes Jun et Fos : Une famille de facteurs de transcription. Responsables : Fatima Mechta-Grigoriou et Jonathan Weitzman

Autres membres du groupe : Maya Ameyar-Zazoua, Damien Gérald, Chaouki Miled, Marta Wisniewska.

Le facteur de transcription AP-1 constitue un médiateur clé de multiples signaux extracellulaires et intervient dans l'initiation d'une réponse génétique appropriée de la cellule. AP-1 regroupe l'ensemble des dimères formés par interaction entre les produits des proto-oncogènes jun (c-jun, junB, junD) et fos (c-fos, fosB, fra-1, fra-2). Notre laboratoire s'intéresse ainsi aux fonctions des produits des gènes jun et fos en utilisant des approches génétiques et biochimiques. Nous analysons la contribution relative des différents dimères AP-1 (Jun/Fos) dans le contrôle la progression du cycle cellulaire et de la transformation oncogénique. Nous avons développé des approches génomiques visant à disséquer la relation fonctionnelle complexe entre AP-1 et p53, à définir la coopération de leurs programmes transcriptionnels et leurs rôles dans le devenir des cellules tumorales. Nous avons démontré une coopération fonctionnelle entre l'oncogène RAS et des dimères spécifiques (c-Jun/Fra-1) dans la régulation du gène suppresseur de tumeurs p14/p19ARF, un régulateur de p53. L'identification des nouvelles cibles transcriptionnelles de p53 a démontré que p53 est aussi situé en amont de la voie de transduction JNK ; une kinase de la famille des MAP kinases qui phosphoryle et active c-Jun. Ces résultats d'approches génomiques nous ont permis d'étudier la convergence des voies AP-1 et p53 dans la régulation de la tumorigenèse et de l'apoptose. JunD joue aussi un rôle protecteur contre l'apoptose ou la sénescence cellulaire dépendante de p53, en réponse aux signaux de stress génotoxiques. L'étude de souris ayant une simple ou une double mutation c-jun et junD a mis en lumière le rôle pléiotropique de ces gènes au cours du développement. c-Jun et JunD interviennent dans la morphogenèse cardiaque et l'angiogenèse embryonnaire. L'étude génomique systématique basée sur les micro-arrays nous a permis d'identifier de nouveaux gènes cibles de AP-1 impliqués dans la réponse à divers stress cellulaires dont les stress hypoxique et oxydatif. Des résultats récents indiquent, en effet, que JunD réprime l'expression de gènes impliqués dans la production de H2O2 et stimule celle de gènes engagés dans les systèmes antioxydants de défense cellulaire. JunD protège ainsi les cellules d'un stress oxydatif et réduit l'angiogenèse tumorale in vivo.

Chromatine et transcription Responsable: Christian Muchardt

Autres membres du groupe : Eric Batsché, Brigitte Bourachot, Marc Lavigne, Julien Lefèvre, Bogdan Mateescu.

Les mécanismes d'ouverture et de fermeture de la chromatine jouent un rôle central dans le contrôle de l'expression des gènes et participent ainsi à toutes les étapes de la vie d'une cellule eucaryote. L'une des machineries cellulaires contrôlant le niveau de compaction de la chromatine est le complexe SWI/SNF.Ce complexe utilise l'énergie de l'hydrolyse de l'ATP pour augmenter l'accessibilité de l'ADN associé aux histones. Il est indispensable au développement normal de l'embryon et une dérégulation de l'expression de certaines des sous-unités SWI/SNF affecte le cycle cellulaire et peut conduire à la formation de tumeurs. Récemment, nous avons identifié un mécanisme de régulation négative du complexe SWI/SNF impliquant une acétylation de la région carboxy-terminale de la sous-unité catalytique Brm. Cette modification post-traductionnelle de la protéine réduit ses capacités d'interaction avec le produit du gène suppresseur de tumeur Rétinoblastome. Par ailleurs, nous avons mis en évidence un antagonisme fonctionnel entre le complexe SWI/SNF et la protéine d'hétérochromatine HP1, un puissant répresseur de la transcription. Cette étude montre que l'un des mécanismes par lesquels HP1 affecte la transcription passe par l'inhibition du remodelage de la chromatine. Au cours de cette étude, nous avons observé que la fixation de la protéine HP1 sur la chromatine exigeait la présence d'une composante ARN également utilisée par le complexe SWI/SNF. Actuellement, l'un de nos objectifs est d'identifier et de comprendre le rôle joué par cette composante ARN dans les mécanismes de compaction de la chromatine. Nous cherchons également à définir plus avant les mécanismes de répression par HP1 ainsi que le complexe Polycomb. Enfin, nous étudions le rôle joué par le complexe SWI/SNF dans le mécanisme d'intégration du virus HIV dans le génome de la cellule hôte.

Contrôles de la carcinogenèse du papillomavirus humain HPV18. Responsable : Françoise Thierry

Autres membres du groupe : Sophie Bellanger, Stéphanie Blachon, Caroline Demeret, Sébastien Teissier

Notre recherche vise à élucider les mécanismes de la conversion maligne de cellules du col utérin, infectées par le papillomavirus humain HPV18. Le cancer du col de l'utérus est la deuxième cause de mortalité par cancer chez la femme dans le monde après celui du sein. Ce virus infecte exclusivement la muqueuse génitale en se répliquant dans les couches supérieures de l'épithélium. Il code pour deux oncogènes viraux E6 et E7 qui altèrent la prolifération normale de la cellule en interférant avec les anti-oncogènes cellulaires p53 et pRB. La synthèse en continue de ces deux oncogènes viraux est nécessaire au maintien de l'état transformé des cellules. La transcription des oncogènes viraux E6 et E7 est fortement activée par une structure en "enhanceosome" que nous avons caractérisée et dont nous avons révélé la structure, ces études faisant appel à des expériences d'immunoprécipitation de la chromatine. Au contraire, la transcription des oncogènes viraux est réprimée par le produit du gène viral E2. Nous avons mis à profit cette observation pour comparer le transcriptome de cellules HeLa exprimant, ou non, la protéine E2 par analyse de" microarrays". Nous avons ainsi défini un profil global de gènes cellulaires cibles de p53 et de E2F, modulés dans le cancer du col, établissant une signature génique de la carcinogenèse utérine. Par ailleurs, la conversion maligne des lésions infectées par HPV18 est accompagnée de l'intégration de l'ADN viral dans le génome cellulaire avec inactivation systématique du gène codant pour la protéine E2. La réintroduction de cette protéine dans les cellules de carcinome cervical induit un fort effet antiprolifératif, dû à au moins trois mécanismes distincts. Outre la répression transcriptionnelle des oncogènes viraux, E2 interagit avec de nombreuses protéines cellulaires, dont la caspase 8, induisant une apoptose par la voie extrinsèque et l'ubiquitine ligase APC (spécifique de la transition métaphase-anaphase) induisant un arrêt du cycle cellulaire en G2/M. Ces différentes fonctions de E2 tendent toutes à ralentir la prolifération cellulaire et indiquent que E2 est un fort antagoniste des oncogènes viraux au cours de la progression tumorale. Son inactivation apparaît un facteur clé de la carcinogenèse liée à HPV18 et son utilisation comme agent thérapeutique dans le cancer du col utérin peut-être envisagée.

Légende:

L'inactivation conditionnelle de HNF1β dans l'épithélium tubulaire rénal est à l'origine d'une pathologie polykystique. Coloration X-gal de coupes histologiques de rein de souris contrôles (A) et déficientes en HNF1β (B). L'activité β-galactosidase contrôlée par ROSA26R reflète le profil d'expression de la Cre recombinase sous le contrôle du promoteur de la KSP cadherin (Shao et al., 2002). Cette enzyme invalide HNF1β chez les souris homozygotes pour un allèle floxé (B). Chez les souris contrôles, de nombreuses cellules tubulaires de la médullaire montrent une activité β-galactosidase contrôlée par ROSA26R. Chez les souris mutantes, de nombreux kystes ont perdu l'organisation monostratifiée de leur épithélium (flèches). Toutes les cellules épithéliales bordant les kystes sont β-gal-positives, démontrant qu'elles ont subi une recombinaison. Barre d'échelle : 200µm.

Mots-clés: oncogènes, transcription, chromatine, développement, cycle cellulaire, diabète


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