Analyse d'interactions Hox/Cofacteur à l'échelle super-résolutive et contrôle transcriptionnel de l'autophagie chez la drosophile

Deciphering Hox/cofactor interactions at the super-resolutive scale and transcriptional control of autophagy by Hox/LamC complexes in Drosophila fat body

• Auteur / Autrice : Solène Vanderperre
• Direction : Samir Merabet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 25/09/2020
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École normale supérieure de Lyon (2010-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon (Lyon ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Bertrand Mollereau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Samir Merabet, Bertrand Mollereau, Mounia Lagha, Nathalie Dostatni, Marta Giacomello, Christophe Place
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mounia Lagha, Nathalie Dostatni

Mots clés

Mots clés contrôlés

Drosophiles

Corps gras

Glandes salivaires

Mots clés libres

Régulation de la transcription

Glandes salivaires

Corps gras

Drosophile

Microscopie Lightning

BiFC

Microscopie PALM (BiFC-PALM)

Organisation nucléaire

Protéines Hox

Gènes de l’autophagie (atg)

Transcription regulation

Salivary glands

Fat bodies

Drosophila

Lightning microscopy

BiFC

PALM microscopy (BiFC-PALM)

Nuclear organization

Hox proteins

Autophagy genes (atg)

Résumé

La régulation transcriptionnelle est le sujet principal de nombreuses recherches et est un mécanisme indispensable pour assurer les fonctions cellulaires de tout organisme. Les avancées technologiques dans le monde de la microscopie ouvrent de nouvelles opportunités pour visualiser différentes étapes de ce mécanisme. Notamment les dynamiques et la localisation d’un FT a l’échelle super-résolutive. Cependant, un unique FT n’est pas suffisant pour réguler finement l’activation ou la répression de la transcription d’un gène. En effet, différents complexes de FT coopèrent pour atteindre une telle précision de régulation. La visualisation de la fixation d’un complexe (binaire) sur sa séquence régulatrice cible serait donc un atout pour mieux déchiffrer la régulation transcription elle.La première partie de mon travail de Thèse a consisté à mettre en place des outils permettant de visualiser en microscopie confocale et super-résolution, la fixation de complexes Hox-cofacteur sur des séquences ADN cibles spécifiques. Ces outils ont été appliques pour quantifier l’enrichissement de différents complexes Hox/Exd au niveau d’un enhancer connu (appelé fkh250) du gène cible forkhead (fkh) dans les glandes salivaires de la larve de drosophile. J’ai combine la méthode de BiFC (confocale) ou BiFC-PALM (super-résolution) et le système ParB/INT pour visualiser simultanément les complexes Hox/Exd et l’enhancer fkh250, respectivement.Mes analyses confirment un enrichissement spécifique des complexes Hox/Exd sur les différents types d’enhancer fkh250. Surtout, des résultats préliminaires indiquent la possibilité de quantifier le nombre exact de complexes Hox/Exd fixes sur l’enhancer fkh250 a l’échelle super-résolutive.La deuxième partie de mon travail de thèse concerne l’analyse d’une nouvelle interaction entre les protéines Hox avec la Lamine C (LamC) pour une répression transcriptionnelle active des gènes lies a l’autophagie (atg) dans le corps gras de la larve de drosophile. Ce travail a permis de révéler un profil de co-expression typique des protéines Hox et de la LamC, au sein du noyau par imagerie confocale ≪ Lightning ≫ et l’importance de contrôler le positionnement des loci génomiques pour une régulation fine de la transcription.

Transcriptional regulation is essential for all cellular functions and is the subject of a number of studies. Technological advances in the field of microscopy open new opportunities to visualize different steps of this mechanism. In particular, it allows visualizing individual TFs at the super resolution scale in vivo.However, an isolated TF is not sufficient to tightly regulate the activation or repression of a target gene. Indeed, different complexes need to cooperate to achieve this level of accurate control. The observation of binary protein-protein interactions bound on a specific DNA sequence would be an asset to decipher the complex mechanism of transcription.The first part of my thesis project consisted to establish the tools allowing the visualization of different Hox-cofactor complexes on a specific target sequence, at confocal resolution and super-resolution. These tools were applied to quantify a specific enrichment of Hox/Exd complexes on a well characterized enhancer called fkh250. This enhancer is regulating the expression of a Drosophila salivary gland gene named forkhead (fkh). I combined Bimolecular Fluorescent Complementation (BiFC) (confocal resolution) or BiFC-PALM (super-resolution) with the ParB/INT system to simultaneously detect Hox/Exd complexes bound to the fkh250 enhancer,respectively.My results confirm a specific enrichment of Hox/Exd complexes on several fkh250 enhancers. Moreover, my preliminary results show the possibility to perform bi-colour PALM for revealing in the same nucleus the Hox/Exd complexes and its target DNA sequences.The second part of my project revealed a new interaction between Hox proteins and a nuclear matrix component, the Lamin C (LamC), in the context of transcriptional repression of autophagy related genes (atg) in Drosophila larval fat body. This work revealed a typical profile of co-expression of Hox and LamC in Drosophila fat body nuclei. This profile was imaged through confocal Lightning microscopy. These results also revealed the importance of genomic loci positionning for the fine control of transcription.