Exemples appliqués au Rgnrh : Les protéines LIM-HD et SF1

a. ISL1 et LHX3

Les protéines LIM-HD constituent une famille de facteurs de transcription possédant un homéodomaine capable d’interagir avec des séquences d’ADN spécifiques comportant un motif

central TAAT, et, en position N-terminale, deux domaines LIM (acronyme composé des trois initiales des protéines modèles de cette famille LIN11, ISL1 et MEC3) (Figure 12). L’homéodomaine, codé par une homéoboîte (ou homeobox), est constitué d’environ 60 acides aminés formant trois hélices α. Deux hélices sont organisées en motif hélice-tour-hélice tandis que la troisième hélice, perpendiculaire aux deux autres, participe directement à la fixation de l’homéodomaine dans le grand sillon de l’ADN. Chaque domaine LIM contient deux doigts de zinc impliqués dans les interactions protéines-protéines. ISL1 (Islet-1) est exprimé dès E8,5 dans l’ectoderme oral, puis à E9,5 dans toute la poche de Rathke, sous l’influence positive de BMP4 puis BMP2. Vers E10,5, son expression est restreinte à la région ventrale sous l’action inhibitrice de FGF8, produit par le diencéphale ventral (Ericson et al., 1998). Egalement exprimé dans le cœur, les motoneurones et les îlots de Langherans pancréatiques, son invalidation conduit à une léthalité embryonnaire vers E10. Chez ces embryons, l’épithélium de la poche de Rathke est anormalement fin, suggérant un rôle d’ISL1 dans la prolifération et la différenciation des progéniteurs hypophysaires (Takuma et al., 1998). Le facteur LHX3 (LIM/HomeoboX protein 3) est exprimé à partir de E9,5 dans la poche de Rathke, où son expression est maintenue dans les lobes antérieur et intermédiaire de l’hypophyse adulte. Il est en outre abondamment exprimé au cours du développement dans les motoneurones de la moelle épinière, le rhombencéphale (situé entre le cerveau moyen et la moelle épinière, où se différencient le pont, le cervelet et le bulbe rachidien), la rétine et la glande pinéale. Chez les souris Lhx3-/-_{, qui meurent} rapidement après la naissance, le développement de la poche de Rathke est interrompu à un stade assez précoce (Sheng et al., 1996). Dans cette structure, l’expression de PIT1 n’est pas induite et seules quelques cellules corticotropes parviennent à se différencier. La fonction de LHX3 semble en grande partie conservée chez l’humain, où des mutations récessives sont associées à des déficits combinés en hormones hypophysaires, incluant celles produites par des lignages dépendants de PIT1 (GH, PRL, TSH) et les hormones gonadotropes (Sloop et al., 2001, Reynaud et al., 2004).

Compte tenu de leurs fonctions essentielles dans les étapes précoces de l’ontogenèse hypophysaire, un rôle éventuel d’ISL1 et LHX3 dans la différenciation terminale et le maintien des lignages hypophysaires ne peut pas être appréhendé par l’étude des modèles murins Isl1-/- _{et Lhx3}-/-_. Un tel rôle est toutefois fortement suggéré par le maintien de leur expression tout au long du développement hypophysaire et chez l’adulte. Allant dans ce sens, LHX3 régule in vitro l’activité promotrice des gènes codant l’αGSU, la PRL, PIT1 et la TSHβ, en association avec le facteur Paired- like à homéodomaine PITX1 concernant l’αGSU, ou avec PIT1 pour les trois autres facteurs (Bach et

al., 1997, Sloop et al., 2001). L’implication de LHX3 dans la régulation de l’activité promotrice du

Rgnrh murin ainsi que celle de l’hétérodimère ISL1/LHX3 sur le promoteur de rat viennent encore

confirmer que les protéines LIM-HD engagées dans l’ontogénèse hypophysaire contrôlent l’expression de marqueurs de différenciation terminale de lignages anté-hypophysaires (McGillivray et al., 2005, Granger et al., 2006).

Zn Zn Zn Zn NH2 COOH LIM LIM Homéodomaine Facteurs LIM à Homéodomaine

(ISL1, LHX3)

Domaine

N-terminal Domaine C-terminal

NH2 COOH

Domaine de liaison

à l'ADN Domaine de liaison du ligand

12 hélices α 1 feuillet β SF1 (NR5A1) AF2 Régulation de l'activité transcriptionnelle Zn Zn Domaine de liaison à l'ADN Interactions protéines-protéines α α α

Figure 12 :

Structure des protéines LIM à homéodomaine et de SF1

Les protéines LIM à homéodomaine se fixent à l'ADN par leur homéodomaine, qui comporte 3 hélices α. Situés dans la région N-terminale, les domaines LIM contiennent chacun deux doigts de zinc riches en cystéines, impliqués dans les intéractions protéines-protéines. ISL1 possède également un domaine de reconnaissance de LHX3 (LBD) localisé dans le domaine C-terminal.

Le facteur stéroïdogénique SF1 appartient à la famille des récepteurs nucléaires. La région N-terminale ne comporte pas d'élément AF1 (Activation Function 1) présent chez les autres récepteurs de cette famille. SF1 contient un domaine de liaison à l'ADN constitué par deux doigts de zinc, un domaine de liaison du ligand et un domaine AF2 C-terminal, participant à la régulation de l'activité transcriptionnelle.

b. SF1

Le facteur stéroïdogénique SF1 (officiellement NR5A1) appartient à la famille des récepteurs nucléaires, possédant un motif de liaison à l’ADN à doigts de zinc (Figure 12). Longtemps considéré comme orphelin, on sait depuis peu qu’il est capable de lier des sphingolipides (Urs et al., 2006), ainsi que des phopholipides (Krylova et al., 2005). Ces derniers seraient nécessaires pour conférer à SF1 une capacité transactivatrice maximale. Ce facteur est exprimé ventralement dans la poche de Rathke dès E14, mais également dans les gonades, les glandes surrénales et l’hypothalamus ventro-médian. Dans ces sites, il participe à la régulation d’un grand nombre de gènes impliqués dans la détermination et la différenciation du sexe, la stéroïdogenèse et la reproduction. L’invalidation de Sf1 induit une forte diminution de l’expression des gènes codant la LHβ, la FSHβ et le RGnRH (Ingraham

et al., 1994, Shinoda et al., 1995). Ces souris présentent de multiples atteintes incluant une agénésie

des gonades et une malformation de l’hypothalamus ventro-médian. Afin de vérifier si les effets hypophysaires observés sont causés directement par la perte de SF1 ou sont une conséquence secondaire de l’atteinte gonadique et/ou hypothalamique, un second modèle murin a été créé, dans lequel SF1 a été invalidé de façon ciblée dans l’hypophyse par utilisation du système Cre/LoxP, en floxant le gène Sf1 et en plaçant la recombinase Cre sous le contrôle du promoteur de l’αGSU (Zhao

et al., 2001). Ce modèle, présentant également un déficit sévère en FSH et en LH, a permis de

démontrer un effet direct de la perte de SF1 sur la production d’hormones gonadotropes. Cependant, un traitement des souris Sf1-/- par une dose supraphysiologique de GnRH stimule la production de LH et de FSH (Ikeda et al., 1995), suggérant que les cellules gonadotropes sont capables d’achever leur différenciation en l’absence de SF1. Bien que cette dernière observation remette en question le rôle incontournable de SF1 dans la différenciation terminale du lignage gonadotrope, ce facteur joue un rôle majeur dans l’expression basale et régulée du Rgnrh et des gènes codant les sous-unités α et β des gonadotropines, et, par là-même, dans le maintien de la fonction gonadotrope chez l’adulte.

2.5 Analyse du promoteur du Rgnrh in vivo par transgenèse chez la souris

Dans le document Codes transcriptionnels et expression du gène du récepteur de la GnRH au cours du développement et chez l’adulte (Page 52-55)