Etude du mode d'action des protéines Hox chez la drosophile par une approche développementale et évolutive

Studying mechanisms of Hox protein in Drosophila : an Evo-Devo approach

• Auteur / Autrice : Mehdi Saadaoui
• Direction : Yacine Graba
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la vie et de la santé (Marseille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transcription génétique

Régulation (biologie)

Évolution

Protéines

Résumé

Les protéines Hox sont des facteurs de transcription qui jouent un rôle fondamental dans l’organisation du plan du corps durant l’embryogenèse. Malgré l’étendu des travaux réalisés sur cette famille de protéine, la compréhension de leur mode d’action demeure par bien des aspects énigmatiques. Lors de mes travaux de thèse, j’ai étudié les bases moléculaires de la spécificité et diversité de fonction des protéines Hox. J’ai dans un premier temps participé à la caractérisation d’un mode nouveau de recrutement des principaux cofacteurs des protéines Hox, les protéines PBC, Extradenticle (Exd) chez la drosophile. Ce mode de recrutement requiert un motif peptidique nommé UbdA spécifique à certaines protéines Hox seulement. J’ai également découvert que l’acquisition de ce mode de recrutement repose sur un mécanisme dit cooptatif entre ce motif UbdA et une autre région de la protéine Ubx appelée région Linker qui est apparue spécifiquement durant la radiation des diptères. L’ensemble de ces travaux permet de proposer que la flexibilité des interactions Hox/PBC est l’une des composantes majeures de la spécificité et da diversité d’action des protéines Hox. Je me suis également intéressé à un autre aspect concernant l’activité des protéines Hox : le lien entre la conservation/divergence évolutive de ces protéines et la diversité moléculaire de leurs modes d’action. Pour ce faire, j’ai comparé l’activité de protéines Hox de drosophile et de pycnogonide, espèce dont les protéines Hox présentent des variations extrêmes au sein des arthropodes. Cette étude pose les bases de travaux futurs qui auront pour objet d’élucider comment des protéines Hox divergentes assument des fonctions similaires, ce qui devrait mettre à jour de nouveaux mécanismes sous-tendant la diversité et la spécificité d’action de ces protéines.

Hox proteins are transcription factors which play fundamental roles in shaping body plan during embryogenesis. Despite the work completed on this family of protein, their action mode remains enigmatic by several aspects. During my PhD work, I have investigated the molecular bases underlying the diversity and specificity of Hox proteins function. I initially took part in the characterization of a so far unique alternative recruitment mode of the main class of Hox cofactor of Hox proteins, PBC proteins, Extradenticle in Drosophila. This recruitment mode, characterized in the Ultrabithorax (Ubx) Hox protein, relies on a short peptide named UbdA, specific to only a small subset of Hox proteins. I also discovered that the linker region, separating the HD from the HX (the generic motif involved in PBC recruitment shared by all Hox proteins), co-opts the UbdA motif to Exd recruitment. This happens specifically during dipterous radiation. This work allows the conclusion that evolutionary regulated flexibility in Hox/PBC interaction promotes the diversification of Hox protein action. I also investigated the link between evolutionary conservation/divergence of Hox protein and molecular diversity in their mode of action, by comparing the activity of Drosophila and Pycnogonida Hox proteins, which display extreme variations within the arthropods. This study set the bases for further work aiming to elucidate how divergent Hox proteins perform similar functions, which has the potential to identify additional mechanisms underlying diversity and specificity of Hox protein action.