Unité: Expression génétique et maladies - FRE2850 du CNRS

Responsable: YANIV Moshe

Notre unité étudie les rôles respectifs des facteurs de transcription, des machineries de remodelage de la chromatine et des protéines chromosomales 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 et le développement tumoral et pour la compréhension d'autres 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, Anna d'Angelo, Antonia Doyen, Evelyne Fischer, Serge Garbay et Andreas Reimann

L'organogenèse est un processus complexe dont les mécanismes moléculaires ne sont que partiellement connus. Hepatocyte Nuclear Factor 1alpha et beta (HNF1alpha et HNF1beta) 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 HNF1beta meurent à 7.5 jours de développement embryonnaire d'un défaut de différenciation de l'endoderme viscéral extra embryonnaire. D'autre part, l'inactivation conditionnelle de ce gène a montré qu'il joue un rôle clé pour le développement de plusieurs organes. L'absence d'HNF1beta dans le foie entraîne un défaut de formation des canaux biliaires et des artérioles hépatiques. Dans le rein, l'inactivation d'HNF1beta provoque une polykystose ou "polycystyc kidney disease" (PKD) due au défaut 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 HNF1beta, chez l'homme, sont en effet associées à des kystes rénaux et à un diabète de type 2.

La PKD est caractérisée par une augmentation progressive du diamètre des tubules rénaux jusqu'à la formation de kystes. En étudiant la phase d'allongement des tubules pendant le développement, nous avons montré que les cellules qui constituent ces tubules se divisent d'une manière très coordonnée selon l'axe tubulaire. Cette coordination permet aux tubules qui s'allongent de conserver un diamètre constant. Cette coordination est perdue chez des animaux ayant des mutations dans des gènes orthologues de genes responsables de polykystose chez l'homme. Les cellules des tubules passent ainsi d'une division cellulaire unidirectionnelle très contrôlée à une orientation aléatoire à l'origine de la dilatation tubulaire et de la formation des kystes (Fischer et al., Nature Genetics 2006, 38, 21-23). HNF1alpha et HNF1beta jouent des rôles complémentaires dans le développement de plusieurs organes. Un de nos buts est de préciser leur implication dans la mise en route des programmes génétiques du développement de l'intestin, du foie, du pancréas et du rein.

Les proto-oncogènes Jun et Fos : Une famille de facteurs de transcription.

Responsable : Fatima Mechta-Grigoriou

Autres membres du groupe : Vi Chiu, Damien Gerald, Gaëlle Laurent, Aurore Toullec.

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 aux fonctions des produits des gènes jun et fos en utilisant des approches génétiques et biochimiques. Clonés par analogie de séquence avec l'oncogène v-jun, les gènes jun ont été initialement considérés comme des gènes pro-prolifératifs. Nos travaux ont démenti ce dogme en démontrant, qu'au contraire de c-Jun, JunD ralentie la prolifération cellulaire en favorisant le maintien des cellules en phase quiescente G0. De plus, la surexpression de JunD inhibe partiellement la transformation par l'oncogène ras en diminuant des cellules transformées et l'angiogenèse tumorale. JunD régule aussi la proliferation des gènes de défense du stress oxydatif, protège les cellules contre les oxydants et exerce ainsi un effet anti-angiogénique dans l'organisme. Nos résultats stipulent que l'équilibre entre les différents membres de AP-1 régule finement la progression du cycle cellulaire et la transformation oncogénique. Nous avons, de plus, disséqué un mécanisme moléculaire inédit associant stress oxydatif et angiogenèse tumorale.

La délétion du gène junD chez la souris est viable, mais provoque l'apparition de symptômes de vieillissement prématuré et de cancers. La sévérité de ces symptomes croît avec l'âge et est exacerbée par la délétion d'une copie du gène c-jun, première mise en évidence d'une redondance fonctionnelle entre c-Jun et JunD in vivo. Au cours de l'embryogenèse, c-Jun et JunD présentent aussi une fonction chevauchante : ils participent à la morphogenèse cardiaque et au développement des vaisseaux sanguins en régulant l'expression du facteur MEF2C, l'un des acteurs majeurs de la différentiation des cellules musculaires lisses et cardiaques.

Chromatine, transcription et maladies

Responsable: Christian Muchardt

Autres membres du groupe : Eric Batsché, Yaïr Botbol, Brigitte Bourachot, Marc Lavigne, Bogdan Mateescu, Violaine Saint-André.

L'expression d'un gène eucaryote nécessite plusieurs étapes successives incluant le recrutement des facteurs de transcription et l'ouverture de chromatine sur le promoteur, la synthèse d'un transcrit pré-messager, l'élimination des introns par les facteurs d'épissage puis finalement l'export de cet ARN messager mature vers le cytoplasme pour qu'il y soit traduit. Cependant, ces étapes ne sont pas indépendantes et nombreuses sont les protéines impliquées susceptibles d'interagir à la fois avec la matrice ADN et l'ARN transcrit. L'objectif de notre équipe est de mieux maîtriser les interconnexions existant entre les machineries de la transcription et les transcrits qui en résultent. Au cours de la période 2004-2005, nous avons montré que le complexe SWI/SNF qui intervient dans le remodelage de la chromatine sur certains promoteurs joue également un rôle dans la régulation de l'épissage alternatif des ARN messager. Cet effet sur l'épissage implique une interaction de SWI/SNF avec des composantes de la machinerie d'épissage et surtout un effet de SWI/SNF sur la vitesse d'élongation de l'ARN polymérase II, favorisant ainsi l'utilisation des sites donneurs d'épissage les moins efficacies (Batsché et al.,Nature Structural & Molecular Biology, 2006, 13, 22-29).. En parallèle de ces travaux sur l'épissage, nous étudions également le rôle que pourraient jouer les transcrits courts produit par l'ARN polymérase II avant qu'elle ne devienne processive. Nos données suggèrent que ces transcrits pourraient, sur certains promoteurs, participer au recrutement de répresseurs de la transcription tel que HP1. Enfin, notre équipe s'intéresse au virus à ARN VIH1. En particulier, nous tentons de mieux comprendre l'effet de la chromatine sur les sites d'intégration du rétrovirus dans le génome de la cellule-hôte.

Papillomavirus et cancer

Responsable : Françoise Thierry

Autres membres du groupe : Caroline Demeret, Sébastien Teissier, Youcef Ben Khalifa, Aurélie Formey de Saint-Louvent.

Notre recherche vise à élucider les mécanismes de la conversion maligne des cellules du col utérin infectées par un papillomavirus. Le cancer du col de l'utérus représente la deuxième cause de mortalité par cancer chez la femme dans le monde après celui du sein. Il est associé à une infection par un papillomavirus dans plus de 90% des cas et représente donc un modèle unique de cancer viro-induit. Les virus dits à "haut risque" responsables de cancer du col de l'utérus, tels que les HPV de types 16 et 18, infectent exclusivement la muqueuse génitale en se répliquant dans les couches supérieures de l'épithélium. Ils codent 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 transcription des oncogènes viraux est réprimée par le produit d'un autre gène viral E2. Cependant, nos résultats récents indiquent que, en marge de son activité transcriptionnelle, les protéines E2 des virus à haut risque pourraient être impliquées dans les étapes précoces de la progression tumorale. En effet, nous avons montré que les protéines E2 des virus HPV16 et HPV18 répriment l'activité de l'ubiquitine ligase spécifique de mitose APC. Cette répression entraîne l'apparition d'un phénotype mitotique et d'une forte instabilité génomique qui est reconnue comme une étape précoce indispensable à la progression tumorale dans de nombreux cancers. D'autre part, E2 interagit avec la caspase 8 qu'elle active induisant ainsi l'apoptose de la cellule hôte. Cette interaction n'existe qu'avec la protéine E2 des virus à haut risque et pourrait jouer un rôle dans la sélection des cellules ayant intégré l'ADN viral, étape sans doute fondatrice de la conversion maligne dans le cancer du col.

Légende de la photo :

Le domaine amino-terminal de transactivation (TAD) des protéines E2 des HPV haut-risques de type 16 et 18 induit une duplication des centrosomes contrairement aux HPV bas-risques de type 6 et 11. Les plaques métaphasiques sont colorées au DAPI alors que les centrosomes sont marqués par immunofluorescence par les anticorps anti-γ-tubuline couplés au Texas Red.

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


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