Thèse soutenue

Rôle du gène homéotique Otx2 dans la rétine adulte de souris

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Auteur / Autrice : Michael Housset
Direction : Thomas Lamonerie
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
Date : Soutenance en 2012
Etablissement(s) : Nice

Résumé

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Le dysfonctionnement progressif et la dégénérescence des photorécepteurs de la rétine sont à l’origine de la majorité des cécités de l’adulte dans les pays industrialisés. De nombreuses altérations génétiques à l’origine des formes monogéniques et complexes de dégénérescence ont été identifiées, mais n’expliquent que la moitié des cas. Certaines concernent des gènes contrôlant le développement, et dont l’expression perdure dans la rétine mature. Leurs fonctions tardives sont encore très mal connues. C’est le cas du gène Otx2. Ce gène code un facteur de transcription à homéodomaine qui apparaît essentiel depuis la formation de la vésicule optique jusqu’à la maturation des cellules bipolaires et des photorécepteurs. Plusieurs mutations associées à des anomalies oculaires graves, dont la rétinite pigmentaire, ont été décrites chez l’homme. Pourtant, on ignore tout du réseau génétique qu’il contrôle. Les travaux que nous avons menés dans le cadre de cette thèse visent à comprendre les fonctions du gène Otx2 dans la rétine mature de souris. Ce gène est exprimé dans trois types cellulaires : l’épithélium pigmentaire rétinien (RPE), les photorécepteurs et les cellules bipolaires. Son ablation, exclusivement restreinte à ses domaines d’expression (self-KO), a été induite chez l’adulte grâce à des lignées de souris créées au laboratoire. Le système est extrêmement efficace : Otx2 est détruit dans plus de 95% des cellules qui l’expriment. Ceci entraîne une dégénérescence progressive et exclusive des photorécepteurs par apoptose, qui commence 20 jours après le KO, et culmine à 30 jours. Au bout de quatre mois, la totalité des photorécepteurs a disparu. Ce modèle génétique est unique, car il offre un contrôle temporel précis. Surtout, i donne la possibilité d’observer la phase précédant la mort des photorécepteurs. C’est pendant cette phase infra-clinique que se manifestent les conséquences primaires de la perte de fonction d’Otx2. Nous avons utilisé cet avantage pour réaliser une étude cinétique du transcriptome rétinien au décours d’invalidation. Cette analyse a permis d’identifier 71 gènes dont l’expression est modifiée par l’invalidation d’Otx2. La variation de 37 de ces gènes a été validée par RT-qPCR. Parmi eux, une majorité montre une cinétique très fortement corrélée à la disparition d’Otrx2, et représente des cibles directes potentielles. Des gènes associés au stresse cellulaire sont induits après un délai de quelques jours, révélant un dépassement des cellules à faire à ce changement. Sur le plan fonctionnel l’enregistrement de l’activité rétinienne indique que les cellules du RPE présentent rapidement des anomalies de polarisation suivant le self-KO. Cette observation, ajoutée à des données d’histologie et d’expression, suggère fortement une origine non autonome de la dégénérescence des photorécepteurs, et qui serait liée principalement au dysfonctionnement du RPE. Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons déclenché une invalidation du gène Otx2 exclusivement dans les cellules du RE de la rétine adulte à l’aide d’infections lentivirales topiques. Cette expérience reproduit le syndrome neurodégénératif du modèle de self-KO. Réciproquement, l’expression spécifique d’Otx2 dans le RPE de rétine self-KO prévient de manière efficace la dégénérescence des photorécepteurs. Ainsi, parmi les fonctions dirigées par Orx2 dans la rétine adulte, celles du RPE sont nécessaires et suffisantes au maintien des photorécepteurs. Le séquençage massif de la chromatine de RPE immunoprécipitée par Otx2 nous a permis d’identifier 24 gènes directement régulés. Ces gènes remplissent des fonctions nécessaires à l’homéostasie du RPE telles que la mélanogenèse, le métabolisme des rétinoïdes, la régulation du PH ou la concentration de métaux. Ils constituent d’excellents candidats pour les formes monogéniques et complexes de dégénérescence des photorécepteurs de type non autonome.