Rôle du facteur de transcription circadien KLF10 dans la physiologie hépatique

The role of the circadian transcription factor KLF10 in liver physiology

• Auteur / Autrice : Anthony Ruberto
• Direction : Michèle Teboul, Franck Delaunay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 16/05/2019
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie Valrose (Nice)
• Jury : Président / Présidente : Ez-Zoubir Amri
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ez-Zoubir Amri, David Jacobi, Jorge Mendoza, Fabienne Guillaumond
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : David Jacobi, Jorge Mendoza

Mots clés

Mots clés contrôlés

Séquençage des acides nucléiques

Foie -- Fonction glycogénique

Rythmes circadiens

Mots clés libres

Horloge circadienne

Métabolisme hépatique

Facteurs de transcription Krüppel like

RNA seq

Circadian clock

Liver metabolism

Krüppel like transcription factor

RNA-seq

Résumé

Le système circadien des mammifères contrôle la plupart des fonctions physiologiques au cours de la journée de 24 h et est régi par un oscillateur moléculaire présent dans virtuellement toutes les cellules de l’organisme. Des perturbations du système circadien ont été associées à des désordres métaboliques. Notre équipe avait précédemment montré que le facteur de transcription Krüppel–like factor 10 (KLF10) présente une expression rythmique dans le foie de souris et est sous le contrôle de l’oscillateur moléculaire circadien. La comparaison de souris déficientes pour Klf10 et de souris contrôles avait mis en évidence que KLF10 est un relai entre l’horloge moléculaire et le métabolisme dans le foie, contrôlant l’expression de gènes associés au métabolisme glucidique et lipidique. Pour analyser plus précisément le rôle de KLF10 dans la physiologique hépatique circadienne, nous avons généré un modèle de souris présentant une délétion de Klf10 uniquement dans les hépatocytes (hK10). Ces souris présentent des altérations du rythme de glycémie et de glycogène, mais ne présentent pas de changement du rythme d’alimentation ni de la quantité de prise alimentaire L’analyse du transcriptome hépatique circadien a révélé que la délétion hépatocytaire de Klf10 conduit à une altération du transcriptome avec une perte de la coordination temporelle de transcrits associés au métabolisme énergétique, sans affecter l’oscillateur moléculaire. Nous avons également montré que l’expression de Klf10 est régulée négativement par les glucocorticoïdes et positivement par le glucose et le fructose. La comparaison d’hépatocytes primaires de souris hK10 et de souris contrôles nous a permis de montrer que KLF10 réprime la production et la captation de glucose et joue un rôle dans la réponse des hépatocytes aux sucres en régulant négativement le catabolisme des acides aminés, la néoglucogenèse, la glycolyse, la ß-oxydation des acides gras, la cétogenèse et la lipogenèse. Collectivement nos résultats indiquent que KLF10 intègre les signaux circadien, endocrinien et métabolique pour permettre aux hépatocytes d’adapter leur métabolisme à la disponibilité des nutriments au cours de la journée de 24h.

The circadian timing system (CTS) rhythmically controls most aspects of physiology and behaviour over the 24-hour day and perturbations of the CTS lead to metabolic disorders. All the circadian rhythms are under the control of a molecular clock present in all organs. We previously showed that the transcription factor Krüppel-like factor 10 (KLF10) is a clock-controlled gene in liver. Comparison of Klf10-/- and WT mice revealed that KLF10 is a link between the core circadian clock and metabolism in liver as it regulates genes associated with glucose and lipid metabolism. To further decipher the role of KLF10 in hepatic circadian physiology and overcoming the limitations of systemic knockout models, we have generated a mouse model with a conditional hepatocyte specific deletion of Klf10 (hK10). These hK10 mutant mice display altered glycemia pattern and glycogen content, with no change in feeding consumption and behaviour. Analysis of the hepatic circadian transcriptome in these mice revealed that KLF10 deletion in hepatocytes leads to a change of rhythmicity of a significant number of transcripts without affecting expression of core clock genes. Furthermore, enrichment analysis indicates loss of temporal coordination of transcripts involved in energy homeostasis in hK10. When faced with different nutritional challenges, we show that Klf10 expression is downregulated by glucocorticoids and upregulated by carbohydrates. Using primary hepatocytes, we also show that KLF10 repress glucose production and glucose uptake. KLF10 plays a critical role in the response of hepatocytes to high carbohydrates by downregulating genes involved in amino acid catabolism, gluconeogenesis, glycolysis, fatty acid β-oxidation, ketogenesis and lipogenesis. Collectively these results indicate that KLF10 integrates circadian, endocrine and metabolic signaling to allow hepatocytes to adapt their metabolism to nutrient availability over the 24 hr day.