Rôle des androgènes dans le dimorphisme sexuel et la physiopathologie surrénalienne

Role of androgens in sexual dimorphism and adrenal pathophysiology

• Auteur / Autrice : Elliot West
• Direction : Antoine Martinez
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie santé
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• 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 UMR 1103 UMR 6293

Mots clés

Mots clés libres

Souris génétiquement modifiées

Analyses chromatiniennes

Analyses transcriptomiques (dont spatiale) et cistromiques

Différenciation fonctionnelle

Endocrinologie

Insuffisances et hyperfonctions surrénaliennes

Genetically modified mice

Chromatin analysis

Transcriptomic and cistromic analysis

Functional differentiation

Endocrinology

Adrenal insufficiency and hyperfunction

Résumé

La corticosurrénale est un relais endocrine vital qui contrôle une multitude de processus physiologiques et joue un rôle clé dans la réponse de l'organisme au stress et à l'infection. Ce contrôle est assuré par un jeu d'hormones stéroïdiennes libérées par des cellules spécialisées disposées en zones concentriques. Nos recherches ont montré que la corticosurrénale subit un renouvellement tissulaire étonnamment dynamique, alimenté par un ensemble de cellules progénitrices et impliquant une conversion d'identité entre les différentes zones, ajustée par des modifications post-traductionnelles comme la SUMOylation. L'homéostasie corticale comme sa physiologie sont fortement influencés par le sexe et la plupart des maladies corticosurrénaliennes, sont plus fréquentes chez les femmes. Malgré des recherches intensives, les fondements moléculaires de l'homéostasie surrénalienne et les raisons de l'impact du sexe restent une énigme. Ce projet de thèse s'inscrit dans un projet ANR bi-partenaire AAPG2023 ADD-SEX qui vise à combler ces lacunes. Les résultats préliminaires de l'équipe d'accueil fondés sur des modèles perte de fonction du récepteur des androgènes (AR) chez la souris ont permis d'identifier la signalisation androgénique comme étant le principal responsable de ce dimorphisme sexuel dans la glande corticosurrénale. Les analyses bio-informatiques des données transcriptomiques ont pointées plusieurs facteurs de transcription en aval de AR susceptibles d'être les régulateurs directs des programmes de différenciation surrénalienne femelles ou mâles. L'objectif principal de la thèse sera triple : - valider in vivo l'interaction de ces facteurs transcriptionnels sur les régions régulatrices des gènes emblématiques des programmes femelles/mâles puis identifier les cistromes des facteurs sélectionnés - intégrer ces données dans une cartographie de la chromatine active des surrénales afin de localiser les régions ‘enhancer' cis-régulatrices spécifiques du sexe/de AR (SSR) contrôlant l'expression de ces facteurs - sélectionner les acteurs trans et cis les plus pertinents puis démontrer fonctionnellement chez l'animal leur implication dans le dimorphisme sexuel de la corticosurrénale en réalisant respectivement, l'invalidation génique conditionnelle du/des facteurs de transcription (en combinant allèles floxés disponibles au Jackson lab et lignée Cre spécifique de la surrénale) et l'inactivation ciblée d'une SSR par la méthode des ciseaux moléculaires (CRISPR/Cas9). En intégrant les données de transcriptomique et de cistromique des facteurs transcriptionnels sexe-dépendants provenant de nos modèles génétiques, ce projet permettra d'identifier les fondements moléculaires du dimorphisme sexuel dans le cortex surrénalien et d'évaluer la contribution des hormones sexuelles. En identifiant les “zones d'influences“ du sexe dans la physiologie surrénalienne, nous espérons mieux comprendre les différences de réponse au stress et les raisons moléculaires de la prédominance féminine dans les maladies surrénaliennes. Ces connaissances pourraient suggérer de nouvelles pistes de soins ou permettre d'adapter les traitements existants afin de tenir compte du sexe du patient, première étape de la médecine personnalisée. Bien que ce programme de thèse se concentre sur la glande surrénale, de nombreux autres organes présentent un dimorphisme sexuel et cette étude pourrait servir de paradigme pour ces systèmes.

The adrenal cortex is a central relay in health and disease that controls a multitude of physiological processes and is key in the body's response to stress and infection. Control is achieved through a set of distinct steroid hormones that are released from highly specialised cells arranged in concentric zones. Our recent research has shown that the adrenal cortex undergoes surprisingly dynamic tissue renewal, which is fuelled by a complex set of progenitor cells and involves lineage conversion between different zones, adjusted by post-translational modifications such as SUMOylation. Interestingly, adrenal tissue renewal, physiology and diseases are highly impacted by sex with many disorders occurring much more frequently in women than in men. Despite intensive research, the molecular underpinnings of adrenal biology, the mode of tissue homeostasis and the impact of sex remain poorly defined. This thesis project is part of a bi-partner ANR project AAPG2023 ADD-SEX, which aims to fill these gaps. Preliminary data from the host team, based on loss-of-function models of the androgen receptor (AR) in mice, have identified androgen signalling as the main driver of sexual dimorphism in the adrenal gland. Bioinformatics analyses of the transcriptomic data pointed to several transcription factors downstream of AR that could be direct regulators of female or male adrenal differentiation programs. The aim of the thesis will be threefold: - validate in vivo the interaction of these trans-acting candidates on the regulatory regions of genes emblematic of female/male programs, and identify the cistromes of the selected transcription factors - integrate these data into a map of the chromatin accessibility landscape of adrenal tissue to locate the sex/AR-specific cis-regulatory 'enhancer' regions (SSRs) controlling the expression of these trans-acting factors - select the most relevant trans- and cis-actors, then functionally demonstrate in mice their involvement in adrenal sexual dimorphism by performing conditional gene invalidation of the transcription factor(s) (combining floxed alleles available at the Jackson lab and an adrenal-specific Cre line) and targeted inactivation of the selected SSR using genome editing (CRISPR/Cas9), respectively. By integrating transcriptomics and ChIP-Seq data of sex hormone receptors from sophisticated genetic models, this project will identify the molecular foundations of sex-specific differences in the adrenal cortex, evaluate sex hormone dependent and independent mechanisms and decipher the physiological reasons for these differences. By delineating sex specific pathways, we expect to gain insights into differences in adrenal physiology, the response to stress and identify the molecular reasons for sex bias of adrenal diseases. These insights are expected to develop novel or adjust existing treatments to better take into account a patient's sex. While this research program focuses on the adrenal gland, many other organs show sexual differences and our study will serve as a paradigm for these systems.