Etude de fonctions pancréatiques du récepteur nucléaire orphelin Liver Receptor Homolog-1 (LRH-1) et du facteur de transcription E2F1

Study of the pancreatic fonctions of LRH-1 and E2F1

• Auteur / Autrice : Jean-Sébastien Annicotte
• Direction : Johan Auwerx
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Insuline

Facteurs de transcription

Régulation génétique

Modèles animaux

Pancréas -- Maladies

Résumé

Le pancréas est un organe essentiel à la digestion et à l'homéostasie du glucose. Un dysfonctionnement du pancréas résulte en de nombreuses pathologies comme le diabète, la pancréatite et le cancer. De nombreuses avancées ont été effectuées dans l'étude du développement du pancréas, identifiant de nombreux facteurs de transcription et des voies de signalisation primordiales pour la différenciation des différents types cellulaires pancréatiques. Le pancréas possède une fonction exocrine, impliquée dans la libération d'enzymes au niveau du tube digestif, et une fonction endocrine, permettant la synthèse d'hormones libérées dans le sang et régulant l'utilisation du glucose par les tissus. Le pancréas exocrine est constitué par les cellules acineuses qui produisent des enzymes de digestion (amylase, elastase, protease, nuclease, etc) et les cellules ductales qui transportent ces enzymes vers l'intestin. L'unité fonctionnelle du pancréas endocrine est représentée par les îlots de Langerhans, disséminés dans le pancréas exocrine, et constituée de 4 types cellulaires, les cellules a, b, d et PP. Les cellules b productrices d'insuline représentent la majorité de la population des cellules endocrine, et constituent le noyau de l'îlot, alors que les cellules a, d et PP sécrètent le glucagon, la somatostatine et le polypeptide pancréatique, respectivement, et sont localisées à la périphérie de l'îlot. L'organogénèse du pancréas implique l'induction d'une cascade de signaux extra-cellulaire ainsi que l'activation de facteurs de transcription spécifiques du pancréas. Au cours du développement, le pancréas prend naissance au niveau de l'endoderme après invagination de cellules épithéliales, formant d'abord un bourgeon dorsal, puis un bourgeon ventral. Ces bourgeons vont ensuite proliférer et fusionner pour former un organe pleinement fonctionnel. Au cours de ce processus, il semble que les cellules endocrines et exocrines proviennent de cellules progénitrices pluripotentes dérivant de l'endoderme. Ainsi, la détermination des mécanismes impliqués dans la différenciation pancréatique pourrait constituer une voie thérapeutique dans le traitement de maladies liées au dysfonctionnement pancréatique. Le LRH-1 (Liver Receptor Homolog-1) est un récepteur nucléaire orphelin de la sous-famille Ftz-F1. Chez l'adulte, cette protéine est fortement exprimée dans le pancréas exocrine et plus faiblement dans le foie et l'intestin, et joue un rôle crucial dans le métabolisme du cholestérol. De plus, LRH-1 semble posséder des fonctions importantes dans le contrôle de l'expression de gènes impliqués dans le développement hépatique et pancréatique. Cependant, la contribution et la fonction de LRH-1 dans le pancréas reste inconnue. Le but de ce travail était donc d'étudier la régulation transcriptionnelle de LRH-1 au cours du développement pancréatique. [. . . ]

The liver receptor homolog 1 (LRH-1) and the pancreatic-duodenal homeobox-1 (PDX-1) are coexpressed in the pancreas during mouse embryonic development. Analysis of the regulatory region of the human LRH-1 gene demonstrates the presence of three functional binding sites for PDX-1. Electromobility shift assays and chromatin immunoprecipitation analysis show that PDX-1 binds to the LRH-1 promoter, both in cultured cells in vitro and during pancreatic development in vivo. Retroviral expression of PDX-1 in pancreatic cells induces the transcription of LRH-1, whereas reduced PDX-1 levels by RNA interference attenuate its expression. Consistent with a direct regulation of LRH-1 expression by PDX-1, PDX-1-/- mice expressed lower amounts of LRH-1 mRNA in the embryonic pancreas. Taken together, our data indicate that PDX-1 controls LRH-1 expression and identify LRH-1 as a novel downstream target in the PDX-1 regulatory cascade governing pancreatic development, differentiation and function. We evaluated the effects of E2F1 on glucose homeostasis using E2F1-/- mice. E2F1-/- mice show an overall reduction in pancreatic size, as the result of impaired postnatal pancreatic growth. These animals furthermore have dysfunctional b-cells, linked to impaired PDX-1 activity. Because of the disproportionate small pancreas and dysfunctional islets, E2F1-/- mice secrete insufficient amounts of insulin in response to a glucose load, resulting in glucose intolerance. Despite this glucose intolerance, E2F1-/- mice do not develop overt diabetes mellitus because they are insulin hypersensitive, secondary to a diminished adipose tissue mass and altered adipocytokine levels, which compensates for the defect in insulin secretion. These data demonstrate that factors controlling cell proliferation, such as E2F1, determine pancreatic growth and function, subsequently affecting metabolic homeostasis.