La Drosophile produit des cellules sanguines aussi appelées hémocytes qui se rapprochent fonctionnellement des cellules de la lignée myéloïde des vertébrés. On en dénombre trois sortes : les plasmatocytes qui sont apparentées aux macrophages des vertébrés, les cellules à cristaux, qui participent à la coagulation, et les lamellocytes qui ne sont produits que suite à certains challenges immuns et qui participent à l'encapsulation de corps trop gros pour être phagocytés. Le choix de destin, la prolifération et la différenciation des cellules hématopoïétiques sont contrôlés par plusieurs familles de facteurs de transcription conservés de la Drosophile à l'Homme. En particulier, le gène serpent (srp), codant pour un facteur de transcription de type GATA, joue un rôle majeur à différentes étapes du développement des cellules sanguines embryonnaires et larvaires de la Drosophile. En effet, srp est non seulement requis pour la spécification et le maintien des progéniteurs sanguins (prohémocytes) mais il participe aussi à la différenciation des trois lignages hématopoïétiques. Cette diversité de fonction de Srp est notamment assurée par l'interaction avec d'autres partenaires dont le cofacteur de type FOG (Friend of GATA) U-shaped (Ush) qui participe au contrôle de la différenciation des plasmatocytes et des lamellocytes. Enfin un second facteur de transcription de type GATA, Pannier (Pnr), est quant à lui nécessaire à la différenciation et à la maturation des plasmatocytes. L'objectif de ma thèse est de mieux comprendre la fonction et le mode d'action de ces facteurs GATA et FOG dans le contrôle du développement des cellules sanguines larvaires, et en particulier des lamellocytes. Dans un premier temps, une analyse génétique m'a permis d'identifier des rôles spécifiques pour les deux complexes GATA/FOG, Srp/Ush et Pnr/Ush, dans le processus de formation des hémocytes larvaires circulants. Ainsi, mes résultats suggèrent que : 1) le complexe Srp/Ush réprime la prolifération et la différenciation des hémocytes circulants ; 2) Srp participe à la maturation des lamellocytes ; 3) le complexe Pnr/Ush contrôle le maintien de l'identité des plasmatocytes par répression de leur transdifférentiation en lamellocytes ; 4) le complexe Srp/Ush réprime l'expression de pnr, qui est nécessaire à la maturation des plasmatocytes. Il apparait donc que la combinatoire des trois facteurs Srp, Pnr et Ush régule différentes étapes du développement des cellules sanguines larvaires. Dans un second temps, j'ai cherché à mettre à jour les réseaux géniques contrôlés par ces facteurs. Pour cela, j'ai utilisé une lignée de cellules sanguines d'origine larvaire sur laquelle j'ai réalisé des expériences d'immunoprécipitation de chromatine (ChIP-Seq) contre Srp, Pnr et Ush ainsi que des analyses transcriptomiques (RNA-Seq) en condition normale ou de perte de fonction de ush. Mes analyses montrent notamment que Ush participe à l'activation de l'expression de marqueurs des plasmatocytes comme les gènes codant pour les composants de la matrice extracellulaire et à la répression de l'expression de marqueurs des lamellocytes comme les gènes codant pour les récepteurs de la matrice extracellulaire. Ces analyses montrent aussi que Ush régule l'expression de composants de différentes voies de signalisation impliquées dans la formation des lamellocytes tels que shaggy (voie Wnt), wts (voie Hippo) et pi3k21B (voie mTor). Le cofacteur Ush, au travers de ses interactions avec Srp et Pnr, apparait donc comme un acteur central dans la régulation du destin des plasmatocytes et des lamellocytes au cours de l'hématopoïèse chez la Drosophile. L'ensemble de ces résultats apportent une meilleure compréhension des réseaux géniques mis en œuvre lors de la formation des cellules sanguines et notamment du rôle joué par les facteurs GATA et du cofacteur FOG au cours du processus hématopoïétique. / Drosophila produces blood cells or hemocytes, which are related to the myeloid lineage of vertebrates. There are three kinds of hemocytes: plasmatocytes are phagocytic cells akin to vertebrate macrophages; crystal cells are involved in the clotting process and lamellocytes are produced after immune challenges like wasp infestation in order to encapsulate objects too large to be phagocytized. Different families of transcription factor conserved from Drosophila to Human finely regulate blood cell fate, proliferation and differentiation. For instance, the GATA transcription factor Serpent (Srp), which plays a key role at different steps of embryonic and larval blood cell development in Drosophila. Indeed, srp is not only required for the specification and maintenance of blood cell progenitors (prohemocytes) but it is also involved in the differentiation of the three hemocyte lineages. This functional diversity is ensured in particular by the interaction with other partners such as the Friend of GATA (FOG) co-factor U-shaped (Ush), which is involved in the control of plasmatocytes differentiation into lamellocytes. Moreover, a second GATA factor, Pannier (Pnr) is necessary to plasmatocytes differentiation and maturation. The purpose of my work is to provide a better understanding of the function and mode of action of these two GATA proteins and of their FOG co-factor during Drosophila blood cell development and in particular for lamellocyte production. At first, a genetic analysis allowed us to identify specific role for each GATA / FOG complex in circulating larval hemocytes. Notably my results suggest that 1) the Srp / Ush complex represses hemocytes proliferation and differentiation; 2) Srp alone participates to lamellocytes maturation; 3) the Pnr / Ush complex maintains plasmatocytes identity by repressing their differentiation into lamellocytes; 4) the Srp / Ush complex represses Pnr expression, which is necessary for plasmatocytes maturation. These data indicate that the combinatorial interplay between Srp, Pnr and Ush participates in the fine-tuning of larval blood cell development. Second, I tried to decipher the gene networks regulated by these three factors. To do so, I used an ex vivo cellular model of larval hemocytes to identify Srp, Pnr and Ush direct target genes by chromatin immunoprecipitation (ChIP-Seq) experiments as well as Ush-regulated genes by transcriptomic analyses (RNAseq). My results revealed that Ush participates in the activation of plasmatocytes markers such as extracellular matrix (ECM) components whereas it represses the expression of lamellocytes markers such as ECM receptor. In addition, these analyses allowed us to identify components of different signalling pathway involved in lamellocytes formation that are directly regulated by Ush, including shaggy (Wnt pathway), wts (Hippo pathway) and pi3k21B (mTor pathway). Therefore, it appears that Ush, thanks to its interaction with Srp or Pnr, plays a central role in the regulation of plasmatocyte and lamellocyte fate. All together, these results shed new light on the genetic network involved in blood cell formation and on the role of the GATA / FOG complexes during haematopoiesis.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Plusieurs pathologies humaines sont associées à l'altération de l'expression ou de la fonction de facteurs de transcription GATA. L'hyperméthylation, l'hypoacétylation ou la surexpression des gènes GALA sont observées dans plusieurs types de cancers. Des mutations ponctuelles des gènes GATA sont aussi à l'origine de graves maladies congénitales. Plus de 60% des tumeurs du sein sont dépendantes des estrogènes et produisent elles-mêmes les hormones nécessaires à leur croissance. Cette production aberrante d'estrogènes est causée par la surexpression de l'enzyme aromatase, codée par le gène CYP19A1. L'utilisation ectopique dans les tumeurs du sein du promoteur PII du gène CYP19A1, normalement spécifique à l'ovaire et régulé par la voie de signalisation AMPc/PKA, est reconnue comme étant responsable de la surexpression de l'enzyme et de la production inappropriée d'estrogènes par les tumeurs. Les facteurs GATA sont impliqués dans la régulation du promoteur PII de CYP19A1 dans les gonades. J'ai démontré que GATA3 et/ou GATA4 sont exprimés dans plusieurs lignées cellulaires de cancer du sein. En réponse à l'activation de la voie de signalisation AMPc/PKA, GATA3/4 et le récepteur nucléaire LRH1 coopèrent de façon synergique pour moduler l'activité du promoteur PII dans les cellules de cancer du sein MCF-7. Ces résultats fournissent un nouveau mécanisme dépendant de GATA pour expliquer l'expression aberrante de l'enzyme aromatase dans les tumeurs du sein. Les mutations hétérozygotes connues de GATA4 ségrègent avec de graves défauts cardiaques congénitaux. GATA4 est un important régulateur du développement cardiaque mais aussi un marqueur précoce du développement gonadique. Toutefois, aucune des mutations connues de GATA4 n'affecte le développement ou la fonction gonadique des individus porteurs. L'effet des différentes mutations de ce facteur sur la régulation de l'expression de ses cibles gonadiques demeurait par contre inconnu. J'ai étudié cinq mutations différentes du facteur GATA4. J'ai démontré que certaines de ces mutations affectent significativement la fonction de GATA4 dans un contexte de régulation de l'expression de gènes gonadiques. Mes résultats démontrent que malgré l'absence d'un phénotype observable, la plupart des mutations de GATA4 réduisent significativement sa capacité d'activer l'expression de ses gènes cibles sans affecter sa capacité à se lier à l'ADN ou celle de recruter ses co-activateurs transcriptionnels. Dans l'ensemble, les résultats présentés dans ma thèse démontrent comment les facteurs GATA exprimés dans un contexte tumoral contribuent à l'expression aberrante de CYP19A1 dans les cellules cancéreuses du sein selon un mécanisme rappelant celui menant à l'expression gonadique de ce gène et d'autre part comment l'altération de la séquence peptidique du facteur GATA4, telle qu'observée dans de nombreuses malformations cardiaques congénitales, affecte la fonction de ce facteur de transcription dans la régulation de l'expression de ses cibles gonadiques.

Les membres de la famille des GAT A sont des facteurs de transcription à doigt de zinc exprimés dans une grande variété de tissus. Les facteurs GAT A jouent des rôles essentiels dans l 'hématopoïèse, le développement cardiaque et la formation de l'endoderme et des gonades. La régulation de ces divers processus biologiques par les facteurs GA T A dans différents tissus, incluant le testicule, ne peut se faire sans l'aide d' autres partenaires. Mes travaux de thèse avaient donc pour but d' étudier l'expression et l' implication de partenaires transcriptionnels qui pourraient moduler l'activité des facteurs GA TA et conséquemment l'expression de gènes testiculaires. Des analyses de types hybridation in situ et d'immunohistochimie ont permis de mettre en évidence la présence du messager et de la protéine des cofacteurs Friend of GAT A (FOG) 1 et FOG2 tout au long du développement testiculaire .. Des transfections transitoires in vitro ont ensuite permis de constater que l'interaction physique entre les protéines FOG et les facteurs de transcription GA TA résulte en une inhibition de l'activité de promoteurs testiculaires régulés par les facteurs GA TA. Ainsi, les partenaires FOG seraient des répresseurs de l'activité des facteurs GA TA dans le testicule. Un nouveau partenaire pour les facteurs GATA, le récepteur nucléaire LRH-I/NR5A2, a aussi été identifié. J' ai montré qu'il interagit directement avec les facteurs GAT A4 et GAT A6 et que cette interaction se traduit par une synergie transcriptionnelle sur les gènes lnha et Cyp19al codant pour la sous-unité a de l'inhibine et l'enzyme stéroïdogénique aromatase respectivement. Les modifications posttraductionnelles sont d'autres moyens utilisés par la cellule pour moduler l'activité d'un facteur de transcription sur un gène. Notre laboratoire a montré que la phosphorylation du facteur GAT A4 par la protéine kinase A (PKA), en réponse à l' activation de la voie de signalisation de l' AMPc, augmente son activité transcriptionnelle sur le promoteur Star. Mes travaux ont révélé que la phosphorylation de GAT A4 et GATA6 par PKA permet aussi une stimulation accrue des promoteurs lnha et Cyp19al. 111 En somme, la présence des partenaires FOG 1, FOG2 et LRHl/NR5A2 dans le testicule de même que des modifications posttraductionnelles de type phosphorylation modulent le potentiel de transactivation des facteurs GA TA sur des promoteurs testiculaires. Ceci suggère que les facteurs de transcription GATA et leurs partenaires sont d'importants régulateurs du développement et de la fonction testiculaire.

Titre de l'écran-titre (visionné le 15 novembre 2023) / Les facteurs de transcription GATA se lient aux motifs GATA qui sont des séquences nucléotidiques présentes dans tout le génome. Ils sont des régulateurs essentiels pour l'expression des gènes spécifiques aux cellules et à leur développement. Une dérégulation de la fonction des GATA a été associée à plusieurs maladies chez l'homme et la femme. Dans les gonades, les facteurs GATA se retrouvent exclusivement dans les cellules somatiques (granulosa, thèque, Sertoli et Leydig). Des études de perte de fonction dans les souris ont démontré que les facteurs GATA sont essentiels pour la détermination sexuelle et la fertilité. Des études d'invalidation de gènes ont aussi identifié plusieurs gènes cibles potentiels des facteurs GATA ; ils activent le promoteur de ces gènes en contexte in vitro dans des cellules. Toutefois, ces gènes n'ont pas encore été validés comme cibles directes des facteurs GATA en contexte in vivo. Dans le cadre de mon projet de maîtrise, j'ai caractérisé deux lignées de souris ayant une inactivation des motifs de liaison GATA soit dans le promoteur endogène du gène Star ou dans le promoteur PII du gène Cyp19a1. Le gène Star code pour la protéine STAR qui est nécessaire au transport du cholestérol dans les mitochondries des cellules stéroïdogéniques (gonades et glandes surrénales). Le gène Cyp19a1 code pour l'enzyme P450 aromatase qui est essentielle pour la production des œstrogènes. Les souris mutantes des deux lignées expriment des niveaux significativement plus bas de leur gène d'intérêt par rapport aux souris de type sauvage. Les résultats obtenus lors de la caractérisation des deux lignées m'ont permis de valider les gènes Star et Cyp19a1 comme cibles directes des facteurs GATA et de souligner une fois de plus l'importance de ces derniers pour la fertilité. / GATA transcription factors bind to nucleotide sequences called GATA motifs present throughout the genome. GATA factors are critical regulators of developmental and cell-specific gene expression. Dysregulated GATA function has been linked to several human diseases including some that affect men's and women's reproductive health. In the gonads, GATA factors are exclusive to somatic cells (granulosa, theca, Sertoli, Leydig). Loss-of-function studies in mice have shown GATA factors to be critical for sex determination and fertility. Knockout studies have also identified many genes that are likely targeted by GATA factors; the promoter sequences of some of these genes can be activated by GATA factors in cell-based assays. Whether these genes are direct targets for GATA action in vivo, however, has yet to be fully demonstrated. In the context of my master's degree, I have characterized two new mouse models where the GATA motifs in the proximal promoter of the Star gene or PII promoter of the P450 aromatase (Cyp19a1) gene were inactivated. The Star gene codes for the STAR protein which participates in cholesterol transport into the mitochondria of steroidogenic cells. The Cyp19a1 gene codes for aromatase, an enzyme required for estrogen production. I observed a dramatic decrease in the gene of interest (Star or Cyp19a1) in all mutant mice in comparison to wild type mice. The characterization of these two mouse models allowed me to validate the Star and Cyp19a1 genes as direct targets for GATA action and to emphasize, once again, the importance of these transcription factors for fertility.