Thèse soutenue

Régulation de l'expression du gène Nr5a1 au cours de la différenciation du lignage gonadotrope hypophysaire

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Auteur / Autrice : Vincent Pacini
Direction : Joëlle Cohen-Tannoudji
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Reproduction
Date : Soutenance le 30/03/2021
Etablissement(s) : Université Paris Cité
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de biologie fonctionnelle et adaptative (Paris ; 2014-....)
Jury : Président / Présidente : Virginie Rouiller-Fabre
Examinateurs / Examinatrices : Virginie Rouiller-Fabre, Pierre Val, Jean-Marc Vanacker, Maëlle Pannetier
Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Val, Jean-Marc Vanacker

Résumé

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La différenciation du lignage gonadotrope est un processus qui a lieu durant le développement embryonnaire de l'hypophyse. La spécification du lignage gonadotrope est caractérisée par l'apparition du facteur de transcription NR5A1, également appelé SF-1, marqueur le plus précoce du lignage gonadotrope. NR5A1 est crucial pour l'émergence du lignage gonadotrope puisqu'il permet d'initier l'expression des gènes codant le récepteur de la GnRH et les sous-unités des hormones gonadotropes, LH et FSH. Des défauts d'expression de Nr5a1 entraînent, de ce fait, des anomalies de la différenciation du lignage gonadotrope conduisant à un hypogonadisme hypogonadotrope et une stérilité des individus. Malgré l'importance de ce gène, les mécanismes épigénétiques régulant l'émergence de Nr5a1 lors de la différenciation du lignage gonadotrope restaient mal connus. Les identifier a été l'objet principal de mes travaux de thèse. Dans un premier temps, j'ai participé à l'identification de l'ensemble des régions régulatrices potentielles au sein du locus de Nr5a1 par la technique d'ATAC-seq en utilisant un modèle in vitro de différenciation des cellules gonadotropes murines. Cette étude a permis de révéler l'existence d'une séquence cis-régulatrice intronique de type enhancer, jusqu'alors inconnue. J'ai démontré par stratégie CRISPR-Cas9 que cet enhancer est strictement nécessaire à l'initiation de l'expression de Nr5a1 et que son activation dépend de la fixation du récepteur nucléaire des œstrogènes ERa. Le recrutement d'ERa sur l'enhancer est, en effet, essentiel pour entraîner le remodelage de la chromatine, aussi bien au niveau de l'enhancer a que du promoteur de Nr5a1, ce qui permet in fine d'activer la transcription du gène. Cette étude a donc permis d'identifier l'élément régulateur le plus précocement impliqué dans la spécification du lignage gonadotrope et souligne, de plus, l'importance d'ERa dans la régulation épigénétique de ce processus de différenciation (Pacini V et al. 2019). Cependant, comme ERa ne peut pas se fixer sur l'ADN lorsque la chromatine n'est pas permissive, les mécanismes permettant son recrutement sur l'enhancer restent à être identifiés. Il a été décrit, dans des tissus non hypophysaires, qu'ERa est recruté à la chromatine par l'intermédiaire de facteurs de transcription particuliers : les facteurs pionniers. Ceux-ci sont capables de se fixer sur une chromatine réprimée et de la remodeler localement, permettant ainsi la fixation d'ERa sur ses séquences cibles. Le recrutement ultérieur de co-activateurs par ERa permet ensuite d'initier l'activation de ces séquences. Afin d'identifier à la fois les co-activateurs d'ERa et les facteurs pionniers dans les cellules gonadotropes immatures, j'ai caractérisé, par immunoprécipitation de la chromatine suivie de séquençage haut-débit, l'ensemble des séquences cibles d'ERa (cistrome) dans les cellules gonadotropes. Par une analyse bio-informatique, j'ai identifié, à proximité, des sites de fixation pour de potentiels facteurs pionniers. J'ai entrepris, en parallèle, l'identification de l'interactome protéique d'ERa en mettant en place au laboratoire une technique d'identification par biotinylation proximale (BioID) couplée à la stratégie de quantification protéique en SILAC. Cette étude, encore en cours au laboratoire, a permis d'identifier des partenaires candidats susceptibles d'être des facteurs pionniers ou des co-activateurs essentiels au recrutement d'éradication sur la chromatine ou à son activation, et donc importants dans les processus de différenciation du lignage gonadotrope. Les résultats obtenus pendant mes travaux de doctorat permettront de mieux comprendre les mécanismes épigénétiques à l'origine de l'expression du gène Nr5a1 dans le lignage gonadotrope et, in fine, de la différenciation de ce lignage. Les acteurs identifiés dans ces processus seront autant de nouvelles pistes pour mieux caractériser les hypogonadismes hypogonadotropes, souvent idiopathiques.