WTAntérieur Postérieur

[OTX] MHB WT OTX2 OTX1 seuil minimal de protéines OTX GBX2 Antérieur Postérieur [OTX] MHB WT OTX2 OTX1 seuil minimal de protéines OTX GBX2 Antérieur Postérieur [OTX] MHB WT OTX2 OTX1 seuil minimal de protéines OTX GBX2 Otx2CreERT2/+ _; ROSA26Otx2-GFP/+ déficience en protéines OTX

A

B

Figure 42 : Modèle de fonctionnement d’Otx2 au niveau de la MHB

Description schématique du patron d’expression de Gbx2 en fonction de la concentration de protéines Otx présente dans des embryons : (A) WT, (B) déficients en protéines Otx (en haut) ou exprimant Otx2 de manières ubiquitaire (en bas). Un seuil minimal de protéines Otx entre compartiment postérieur et compartiment antérieur doit être présent pour permettre l’installation de la frontière Otx/Gbx2. En deçà de ce seuil l’expression de Gbx2 s’antériorise jusqu’à l’avoir atteint. Il est possible qu’Otx2 (en jaune) régule différement le gène Gbx2 (boîte grise) en fonction de sa concentration et de possibles co-répresseurs (CR, en orange) ou coactivateurs (CA, en violet).

(A) Dans un animal WT, la concentration d’Otx2 au niveau de la MHB excède dès le départ le seuil minimal requis. Dans cette situation, la MHB se met normalement en place. S’il existe une transactivation de Gbx2 par Otx2, elle est négligeable devant l’effet répresseur de ce dernier.

(B) Dans des animaux déficients en protéines Otx, la différence de concentration n’est pas suffisante entre compartiments postérieur et antérieur ; c’est le même cas de figure chez des embryons qui maintiennent l’expression d’Otx2 dans la partie postérieure de l’embryon. L’expression de Gbx2 progresse alors antérieurement (en réprimant petit à petit celle d’Otx2) jusqu’à ce que le seuil minimal de protéines Otx soit atteint. Les mécanismes moléculaires sous-jacents pourraient être les suivants : à des concentrations faibles ou moyennes, l’affinité d’Otx2 pour certains de ses sites de fixation et/ou certains de ses partenaires protéiques corépresseurs n’est pas suffisante. Il peut cependant transactiver Gbx2 en se liant à des sites de forte affinité, et/ou en interagissant avec des coactivateurs. Aux fortes concentrations cependant, il retrouve ses capacités répressives.

L’étude d’une série de modèles génétiques dans lesquels une concentration variable d’Otx2 peut être induite, à l’image de ceux utilisés par l’équipe d’A. Simeone pour étudier l’effet d’Otx2 sur la différenciation neuronale de manière semi-quantitative (Di Salvio et al., 2010), permettrait de valider cette hypothèse.

! Les mécanismes moléculaires qui sous-tendent ce processus sont encore inconnus. On peut cependant formuler l’hypothèse suivante : alors qu’à forte concentration Otx2 (ainsi qu’éventuellement son homologue Otx1) est capable de réprimer Gbx2, il pourrait activer ce même gène à faible concentration. C’est le cas chez le Xénope (Tour et al., 2002a, 2002b). Un phénomène analogue à celui observé dans la partie II. des résultats, mais dépendant de la concentration cette fois-ci, pourrait même se produire : la protéine Otx2 pourrait se fixer à des endroits différents en cis du gène Gbx2 en fonction de sa concentration, et ainsi avoir un effet variable sur son expression. A faible quantité de protéines Otx, seul un site est occupé sur l’ADN, et Otx2 a un effet transactivateur ; lorsque la quantité de protéines dépasse un certain seuil, Otx2 peut alors se lier à un second site de moindre affinité qui lui confère des capacités de répression de la transcription envers Gbx2. Des partenaires protéiques différents, dont par exemple TLE/ Groucho, pour lesquels Otx2 aurait des affinités (biochimiquement dépendantes de sa concentration) distinctes, et capables de modifier ses capacités de fixation et de transactivation, pourraient même médier ce processus (Figure 42). Les outils et les méthodes systématiques développés dans les parties II et III des résultats pourraient être donc être appliqués ici avec succès.

! ! I.2.2. Effet collatéral de l’expression ubiquitaire d’Otx

! Un autre mécanisme, sans doute moins probable, permettrait d’expliquer le phénotype obtenu dans les embryons Otx2CreERT2/+_{; ROSA26}Otx2-GFP_{. Il est effectivement} possible qu’un effet collatéral, et non direct, du maintien ubiquitaire de l’expression d’Otx2 dans l’embryon soit responsable de l’antériorisation observée de l’organiseur isthmique. Comme l’a décrit la partie II.2.2. de l’introduction, les positions relatives initiales d’Otx2 et de Gbx2 issues de la dynamique d’expression qui prend place à la fin de la gastrulation sont sous le contrôle de signaux externes, notamment la voie Wnt8, et possiblement celles

de Notch et de l’acide rétinoïque (RA). L’expression maintenue d’Otx2 dans la partie postérieure de l’embryon pourrait perturber, ou augmenter l’activité de l’une de ces voies, ce qui agirait par la suite indirectement sur l’expression de Gbx2 en l’antériorisant. Otx2 est par exemple capable d’activer l’expression de la rétinol déshydrogénase Rdh10 dans certains tissus (Housset et al., 2013). Il pourrait dans le modèle Otx2CreERT2/+_{; ROSA26}Otx2-

GFP _{augmenter la transcription de cette enzyme et ainsi augmenter l’action postériorisante}

du signal RA.

! Cette hypothèse est considérée comme moins probable car de telles modifications dans l’activité des voies de signalisation auraient des conséquences plus larges sur la signalisation de l’embryon (notamment au niveau du métencéphale), qui sont absentes des embryon Otx2CreERT2/+_{; ROSA26}Otx2-GFP_{. Il serait néanmoins intéressant d’étudier} l’expression des acteurs de ces différentes voies dans notre modèle.

II. Fonctions d’Otx2 dans la rétine adulte

! Si la première partie des résultats a étudié l’importance de la régulation de l’expression d’Otx2 dans le contrôle de sa fonction, les autres chapitres se sont quant à eux intéressés aux mécanismes moléculaires qui pourraient expliquer la différence d’importance d’Otx2 dans deux tissus voisins, le RPE et la neurorétine adultes . Une étude précédente du laboratoire a pu montrer qu’Otx2 était essentiel dans le RPE à la survie des photorécepteurs, et y avait donc un rôle non-cellule autonome, mais sa fonction dans la neurorétine restait inconnue. Les travaux présentés ici suggèrent qu’il régulerait des ensembles très différents de gènes dans ces deux tissus, phénomène qui serait à la base de son activité différentielle. Ils nous permettent également de formuler une hypothèse quant à son rôle dans la neurorétine adulte

! II.1. Otx2 régule deux répertoires différents de gènes-cibles dans le RPE et la neurorétine.

! ! II.1.1. Une dynamique différente de fixation d’Otx2 dans les deux tissus de la rétine adulte

! Le très faible recouvrement des ensembles de sites de liaison d’Otx2 dans les deux tissus est remarquable : des 5805 motifs au total auxquelles la protéine se lie dans la rétine, seuls 426 sont communs, ce qui représente seulement 10% de ses sites dans la neurorétine, et 25% de ceux dans le RPE. Le profil d’occupation génomique d’Otx2 est également variable selon le tissu considéré. Une partie conséquente de ses sites de fixation dans la neurorétine est en effet située dans des régions promotrices, alors que leur distribution est plus uniforme (sans pour autant pouvoir être attribuée uniquement au hasard) dans le RPE. Ainsi, la protéine Otx2 a une dynamique de fixation à l’ADN très spécifique en fonction du tissu considéré.