Mise en évidence d'une fonction et d'une cible commune des gènes Hox chez Drosophila melanogaster

Common function and target of Drosophila melanogaster Hox genes

• Auteur / Autrice : Delphine [Marie Claude] Coiffier
• Direction : Stephen Kerridge
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des eucaryotes
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université d'Aix-Marseille II. Faculté des sciences (1969-2011)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique de l'évolution

Gènes homéotiques

Drosophila melanogaster

Résumé

Les gènes Hox codent des facteurs de transcription à homéodomaine conservés, largement étudiés au niveau de leurs fonctions spécialisées: la détermination de la morphologie des structures le long de l’axe antéro-postérieur. Le fait qu’ils soient organisés en complexes à travers les espèces suggère qu’ils sont issus d’un ancêtre commun qui s’est dupliqué et a divergé pour acquérir de nouvelles fonctions. Leur origine commune implique que ces gènes pourraient partager une fonction commune et par conséquent une cible moléculaire commune. Au cours de ma thèse j’ai ré-examiné une fonction potentiellement commune des gènes Hox chez la drosophile: la répression de la formation de la tête dans le tronc. Par une approche combinant génétique et biologie moléculaire réalisée chez la drosophile, j’ai démontré que les gènes Hox Dfd, Scr, Antp, Ubx, abdA et AbdB sont chacun capables de réprimer le développement de la tête dans le tronc en régulant l’expression d’une cible commune, le gène optix, spécifique de la tête. L’analyse de l’implication des partenaires des Hox dans cette activité a démontré une coopération entre les Hox et teashirt et la nécessité de la présence de leurs cofacteurs universels Extradenticle et Homothorax, pour réprimer optix. De plus, j’ai mis en évidence un rôle de la signalisation Wg dans la répression de la formation de la tête dans le tronc; cette fonction avait déjà été révélée chez le xénope et la souris, mais pas chez la drosophile. Finalement, l’étude de la fonction embryonnaire du gène de la famille Six, optix, suggère un rôle dans le développement du labrum et des crochets buccaux. Ces résultats sont discutés en s’appuyant sur la connaissance actuelle concernant l’évolution des gènes Hox, de leur fonction et de leurs cofacteurs.

Hox genes, encoding homeodomain transcription factors, are conserved in higher animals and have been particularly well studied for their specialised functions: the formation of distinct morphologies along the anterior posterior axis. These genes are localised in complexes and are thought to have derived, via duplication followed by divergence, from a common ancestral gene. If so the current and diverged Hox genes may have retained a common, possibly ancient, function. During my PhD, I have re-examined a common activity of Hox genes in Drosophila : the repression of head in the trunk. Using genetic and molecular approaches, I show that the Hox genes Dfd, Scr, Antp, Ubx, abdA and AbdB are each, individually able to prevent head formation in the trunk, repressing the expression of the head specific gene optix in their specific domains of activity. Hox partners are essential for this common function as Teashirt, and their universal cofactors Extradenticle and Homothorax repress optix. Futhermore, my results indicate that Wg signalling acts together with Hox and Teashirt to repress optix in the trunk, a function previously limited to vertebrates. Finally, the study of optix during embryogenesis shows that it is required for the normal development of the cuticular structures derived from the labrum and for the formation of the mouth hooks. These results are discussed with respect to current knowledge concerning the evolution of Hox genes, their function and their cofactors.