Le rôle de la SUMOylation dans la différenciation du cortex surrénalien

The role of SUMOylation in adrenal cortex differentiation

• Auteur / Autrice : Damien Dufour
• Direction : Antoine Martinez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 23/09/2022
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique, Reproduction et Développement (Clermont-Ferrand)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mathilde Bonnet, Estelle Louiset
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jérôme Bertherat, Pierre Chymkowitch, Valérie Lallemand Breitenbach

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cortex surrénal

Sumoylation

Mots clés libres

SUMOylation

Cortex surrénalien

Stéroides

Syndrome de Prader-Willi

SENP2

PKA

Β-Caténine

DRP1

SUMOylation

Adrenal cortex

Steroids

Prader-Willi syndrome

SENP2

PKA

Β-Catenin

DRP1

Résumé

Le cortex surrénalien, au centre de la réponse au stress, synthétise les corticostéroïdes essentiels pour l’homéostasie hydrominérale et métabolique. Chez la souris, il est organisé en deux zones concentriques : la zone glomérulée (zG) et la zone fasciculée (zF), issues de progéniteurs situés dans et sous la capsule. Le renouvellement centripète et le maintien de la zonation corticale sont sous la dépendance d’un équilibre entre les voies de signalisation WNT/ β-caténine et ACTH/PKA qui permettent le recrutement et la différenciation des progéniteurs.La SUMOylation est une modification post-traductionnelle des protéines, particulièrement dynamique permettant de réguler finement la fonction de protéines impliquées dans la réponse au stress cellulaire, la différenciation et l’ontogénèse tissulaire. Dans le cortex surrénalien, la SUMOylation suit un gradient inversement corrélé au stade de différenciation des cellules, ce qui pose la question de son rôle dans la zonation fonctionnelle du cortex et dans la réponse au stress. Etant donné que la signalisation ACTH/PKA induit la surexpression de la déSUMOylase SENP2, nous avons généré un modèle d’invalidation de SENP2 spécifiquement dans la surrénale. Deux modèles ont été développés, l’un ciblant toutes les cellules du cortex pendant la vie embryonnaire (Sf1-cre::Senp2fl/fl) et l’autre le cortex post-natal (AScre::Senp2fl/fl).L’inactivation de SENP2 dans les cellules stéroïdogènes provoque une atrophie majeure de la zone fasciculée, une perte de réponse à l’ACTH et une insuffisance en glucocorticoïdes isolée. Les mécanismes qui sous tendent ces effets mettent en jeu une dérégulation de la balance entre les signalisations WNT/β-caténine et ACTH/PKA en réprimant l’activité kinase de la PKA et en promouvant l’activation ectopique de la β-caténine. Ceci se traduit par une impossibilité pour les cellules glomérulées de se transdifférencier en cellules fasciculées et favorise l’apoptose à la jonction de ces deux zones. Nos données suggèrent que la SUMOylation est un acteur capital de l’homéostasie de la glande et de la réponse au stress.La perte de SENP2 induit également une accumulation des transcrits codant NECDIN et MAGEL2, deux protéines impliquées dans étiologie du syndrome de Prader-Willi. Nous avons montré que NECDIN est exprimée dans la zone glomérulée et réprimée transcriptionnellement par l’ACTH suggérant un rôle dans la réponse au stress. Pour explorer le rôle de ces deux protéines, nous avons étudier le statut d’activation de l’axe hypothalamo-hypophysaire-surrénalien dans des souris invalidés pour NECDIN et MAGEL2 (Ndn/Magel2-KO). Ces dernières répondent moins bien au stress que les sauvages et possèdent une accumulation des transcrits Pomc, le précurseur de l’ACTH, dans l’hypophyse. Cette accumulation laisse penser que NDN/MAGEL2 pourraient exercer un rôle dans la maturation de l’ACTH et le contrôle de la réponse au stress.

The adrenal cortex, the endocrine centre of the stress response, produces corticosteroids essential for hydromineral and metabolic homeostasis. It is organised, in mice, in two concentric layers. The zona glomerulosa (zG) and fasciculata (zF), renewed from progenitors located in the capsular periphery. Centripetal renewal and maintenance of cortical zonation are dependant of a balance between WNT/ β -catenin and ACTH/PKA signalling pathways. They provide recruitment and consecutive differentiation of progenitors into zG and zF.SUMOylation is a dynamic posttranslational modification, that provides fine-tuning of protein function involved in cellular response to stress, differentiation, and tissue development. In the adrenal cortex, the SUMOylation gradient is inversely correlated with the differentiation flow. This raises the question of its role on functional zonation and stress response. Considering that SUMO-specific protease 2 (SENP2), a deSUMOylating enzyme, is upregulated by ACTH/PKA signalling, we generated mice with adrenal-specific SENP2 invalidation. We compared two models of embryonic (Sf1-cre::Senp2fl/fl) and post-natal (AScre::Senp2fl/fl) deletion of SENP2 to decipher the effects happening before and after birth.SENP2 activity disruption in steroidogenic cells leads to specific hypoplasia of the zona fasciculata, blunted cortical ACTH responsiveness and isolated glucocorticoid deficiency. Mechanistically, overSUMOylation upon SENP2 loss shifts the balance between ACTH/PKA and WNT/β-catenin antagonistic pathways by repressing PKA catalytic activity and promoting ectopic β-catenin activation. This results in blocking the ability of zona glomerulosa cells to transdifferentiate into fasciculata and sensitises the latter to premature apoptosis happening between the two zones. Our findings suggest that the SUMO pathway is instrumental for adrenal zone homeostasis and stress response.Loss of SENP2 also leads to an increase in Prader-Willi imprinted genes NDN and MAGEL2. We demonstrated that NECDIN is expressed in the zona glomerulosa and transcriptionnaly repressed by ACTH suggesting a role in stress response. To unravel the effects of those proteins in this context, we explored HPA-axis status of Ndn/Magel2-KO mice. They showed blunted stress response and accumulation of ACTH precursor Pomc in the pituitary, suggesting a role of NDN/MAGEL2 in ACTH maturation and proper stress adaptation.