Approches in silico et in vivo pour l'étude de la régulation transcriptionnelle : application à la cardiogenèse chez D. melanogaster

• Auteur / Autrice : Delphine Potier
• Direction : Laurent Perrin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie, Spécialité Génomique et Bioinformatique
• Date : Soutenance le 12/07/2011
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut de Biologie du Développement de Marseille (IBDM) - TAGC. Technological advances for genomics and clinics (marseille)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Rihet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Perrin, Pascal Rihet, Serge Plaza, Jacques Van helden, Carl Herrmann, Alain Vincent
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Serge Plaza, Jacques Van helden

Mots clés

Mots clés contrôlés

Embryologie

Bioinformatique

Drosophila melanogaster

Mots clés libres

Régulation transcriptionelle

Cardiogenèse

Drosophile

Bioinformatique

Transcriptional regulation

Cardiogenesis

Drosophila

Bioinformatics

Résumé

Au cours de ma thèse, je me suis intéressée au développement du système cardio-vasculaire chez la drosophile afin de mieux comprendre la logique de régulation de ce processus. Au cours de l'embryogenèse, la cardiogenèse est réalisée grâce à un réseau de régulation génique (GRN) qui conduit à la formation d'un simple tube cardiaque linéaire. Ensuite, lors de la métamorphose, le tube cardiaque larvaire est remodelé pour former l'organe adulte.J'ai d'abord participé à l'évaluation et à l'amélioration d'une nouvelle méthode, cisTargetX, qui permet prédire des modules cis-régulateurs (CRM) présentant des caractéristiques communes à un groupe de gènes co-exprimés.En utilisant cette méthode, j'ai analysé le transcriptome du remodelage du cœur afin de prédire des motifs pouvant être liés par des TF impliqués dans le contrôle temporel de l'expression des gènes, ainsi que les CRM associés. Grâce aux validations in-vivo des CRM prédits, j'ai démontré qu'ils étaient capables de reproduire le patron d'expression temporel attendu. J'ai également démontré que la mutation du motif en question au sein de deux des CRM testés permet de supprimer son patron d'expression sauvage. Ce motif est reconnu par des facteurs de transcription (TF) de la famille des récepteurs nucléaires (NR). Dhr3, un NR fortement exprimé au début de l'induction des gènes analysés, est montré comme étant essentiel au patron d'expression temporel. Nos résultats suggèrent une architecture du GRN, dans lequel les régulations temporelle et spatiale sont distinctes.Par la suite, j'ai participé à la caractérisation du GRN impliqué dans la cardiogenèse. En combinant un transcriptome issu de la différenciation des cellules cardiaques avec des expériences ChIP-on-Chip sur le TF MEF2, j'ai prédit que certains TF appartenant aux familles bZIP et REL sont susceptibles de participer au GRN responsable de la différenciation cardiaque. La validation in-vivo de ces prédictions est en cours.

During my thesis, I focused on the development of the cardiovascular system in Drosophila in order to investigate the regulatory logic of this process. During embryogenesis, cardiogenesis is mediated by a gene regulatory network which includes conserved signaling pathways and transcription factors, and leads to the formation of a linear cardiac tube. Then, during metamorphosis, the larval cardiac tube is remodeled to form the adult organ.I first participated in the evaluation and the improvement of a new method, cisTargetX, that uses a comprehensive library of motifs, combined with phylogenetic conservation, to identify potential cis-regulatory modules (CRM) presenting common features in a cluster of co-expressed genes.Using this method among other tools, I analysed cardiac remodeling during metamorphosis to predict motifs for transcription factors (TF) involved in the temporal control of gene expression, and also their associated CRM. I performed in-vivo validations of predicted CRM, and demonstrated that they reproduce the expected temporal expression pattern. In addition, I demonstrated that motifs mutation within selected CRM abrogate this expression pattern. This motif is predicted to be recognized by a TF that belong to the nuclear receptor (NR) family. Dhr3, a NR highly expressed at the onset of the induction of the analysed gene set, is demonstrated to be essential for CRM temporal pattern. Our results suggest a modular architecture of the regulatory machinery, in which the temporal and spatial regulations are distinct.Next, I participated in the characterization of the Gene Regulatory Network (GRN) involved in cardiac differentiation during embryogenesis. Combining transcriptome profiling of differentiating cardiac cells with Mef2 Chip-on-Chip experiments allowed me to predict that TF belonging to bZIP and REL family are likely to participate in the GRN driving cardiac differentiation. In-vivo validation of these predictions is in progress.