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In cancer, aberrant activation of developmental signaling pathways such as the Hippo Pathway has been shown to drive proliferation and invasion of cancer cells. Therefore, understanding the normal function of the Hippo Pathway during embryonic development can provide critical insight into how aberrant activity contributes to tumorigenesis. This dissertation explores the role of the Hippo Pathway members YAP and TAZ in gastrointestinal (GI) development and tumorigenesis. I use mouse genetics to systematically dissect the roles of YAP/TAZ in the endoderm-derived gastrointestinal epithelia and mesoderm-derived gastrointestinal mesenchyme during mammalian development. In the GI epithelium, I demonstrate that YAP/TAZ are dispensable for development and homeostasis. However, YAP/TAZ are required for Wnt pathway-driven tumorigenesis. I find that YAP/TAZ are direct transcriptional targets of Wnt/TCF4 signaling. In the GI mesenchyme, I describe a previously unknown requirement for YAP/TAZ activity during mammalian GI development. YAP/TAZ are involved in normal GI mesenchymal differentiation and function as transcriptional co-repressors in a progenitor cell population. In this way, YAP/TAZ act as molecular gatekeepers prior to Hedgehog-mediated differentiation into smooth muscle cells. This work unveils a previously unknown requirement for Hippo pathway signaling in the mammalian GI tract and a novel mechanism wherein YAP/TAZ function as transcriptional co-repressors to maintain a mesenchymal progenitor cell population.

L'utérus est un organe hautement dynamique, qui subit des changements morphologiques durant le cycle œstral sous l'influence des hormones sexuelles. Ces adaptations sont essentielles à l’homéostasie utérine et résultent d’une régulation minutieuse de la prolifération, de la différenciation et de la survie cellulaire par de nombreuses voies de signalisation. Nous avons émis l'hypothèse que la voie Hippo est impliquée dans l'homéostasie utérine chez l’espèce bovine, et nous avons tenté de déterminer les variations de ses constituants. Des biopsies de l'endomètre et des échantillons de sang ont été obtenus aux jours 0, 3 et 10 du cycle chez 14 vaches. Les concentrations sanguines de progestérone et d’œstrogène ont confirmé la progression du cycle œstral chez cinq vaches. Des analyses immunohistochimiques, Western Blot et RT-PCR ont été réalisées sur les biopsies afin d’évaluer la variation des composantes de la voie Hippo et de ses gènes cibles. Nous avons démontré la présence de YAP et de TAZ dans l'endomètre bovin à tous les moments du cycle œstral. Elles présentaient une expression cytoplasmique dans l'épithélium glandulaire, et présentaient une expression nucléaire dans le stroma à J0 et J10 et dans l'épithélium luminal à J3. Nous avons également noté une tendance à l'augmentation des concentrations de la forme phosphorylée de YAP au jour 3 du cycle œstral par rapport aux jours 0 et 10. Cette augmentation a été corrélée à une diminution de l'expression du gène CTGF au jour 3 par rapport aux autres jours du cycle œstral. En conclusion, nous avons démontré que la voie Hippo est exprimée différentiellement dans l'utérus bovin au cours du cycle œstral. / The uterus is a highly dynamic organ that changes morphologically under the influence of sexual hormones during the estrous cycle. These adaptations are essential for the proper function of the uterus and are due to the careful regulation of cell proliferation, differentiation, and apoptosis by numerous signaling pathways. We hypothesized that the Hippo pathway is implicated in uterine homeostasis in cattle, and we aimed to determine the variation of its canonical constituents during the bovine cycle. Endometrial biopsies and blood samples were obtained on days 0, 3, and 10 of the cycle in 14 cows. Progesterone and estrogens blood concentrations were measured and confirmed the status of the oestrus cycle in five cows. Immunohistochemistry, western blot, and RT-PCR were then performed on their endometrial biopsies to evaluate the Hippo components and targeted genes. Our results showed the presence of YAP and TAZ in the bovine endometrium at all time point. Both proteins displayed cytoplasmic expression in the glandular epithelium while exhibiting nuclear expression in the stroma on D0 and D10 and in the luminal epithelium on D3. We also noted a tendency for an increased amount of phosphorylated YAP during day 3 of the estrous cycle compared to days 0 and 10. It was correlated with a decreased expression of CTGF (Hippo target gene) on day 3 compared to the other day of the cycle. In conclusion, we can confirm that Hippo is differentially expressed in the bovine uterus during the estrous cycle.

La voie de signalisation Hippo est composée classiquement des kinases mammalian sterile twenty-like 1 et 2 (MST1/2) et des kinases large tumor suppressor 1 et 2 (LATS1/2) qui régulent les effecteurs transcriptionnels Yes-associated protein (YAP) et transcriptional coactivator with PDZ-binding motif (TAZ). Elle est impliquée dans plusieurs mécanismes cellulaires tels que la prolifération, la différenciation et l’apoptose ainsi que dans le maintien de l’homéostasie de différents tissus. Cependant, bien qu’il ait été démontré que YAP/TAZ contribuent au maintien de la glande surrénale, le rôle joué par les principales kinases de la voie Hippo dans ce tissu n’a jamais encore été évalué. L’objectif de ce projet de thèse est donc d’identifier les rôles des différentes kinases de la voie Hippo dans le développement et le maintien du cortex surrénalien par la création de cinq modèles de souris transgéniques. Grâce au modèle d’inactivation des kinases Mst1/2 dans le cortex surrénalien (Mst1flox/flox;Mst2flox/flox;Nr5a1-cre), nous avons démontré que Mst1/2 empêchent l’apparition prématurée de cellules ressemblant aux cellules du primordium adrénogonadique (AGP-like) dans la couche sous-capsulaire. Les analyses du transcriptome de ce modèle ont de plus démontré que les kinases MST1/2 régulent finement l’activité de YAP et des cellules de la zone glomérulée (zG) du cortex surrénalien à l’âge adulte mais pas l’activité des cellules de la zone fasciculée (zF). Ceci suggère que MST1/2 sont surtout impliqués dans la régulation de la fonction et de la différenciation des cellules de la zG. Contrairement à l’inactivation de Mst1/2, l’inactivation des kinases Lats1/2 dans tout le cortex en utilisant la même lignée Cre (Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;Nr5a1-cre), a démontré que LATS1/2 empêchent la transdifférenciation des cellules du cortex en cellules ressemblant à des myofibroblastes et à la formation de fibrose durant le développement embryonnaire. De plus, l’inactivation de LATS1/2 spécifiquement dans les cellules de la zG (Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;AS-cre) a démontré que LATS1/2 empêchent la transdifférenciation des cellules de la zG en cellules partageant des caractéristiques avec des ostéoblastes et des cellules de Sertoli. Cette inactivation est également responsable de l’induction d’une importante réponse immuno-inflammatoire chez les animaux juvéniles. De plus, l’inactivation de Yap/Taz simultanément à l’inactivation de Lats1/2 dans les cellules de la zG (Yapflox/flox;Tazflox/flox;Lats1flox/flox; Lats2flox/flox;AS-cre) a permis de confirmer que l’augmentation de l’activité transcriptionnelle de YAP et de TAZ était responsable du phénotype observé à la suite de l’inactivation de Lats1/2. Finalement, l’utilisation d’un modèle exprimant une forme constitutivement active de YAP humain dans les cellules de la zG (Rosa26YAP5SA/+;AScre/+) nous a permis de démontrer que l’augmentation de l’activité transcriptionnelle de YAP seule ne pouvait reproduire pleinement le phénotype observé suite à l’inactivation de Lats1/2 mais conduit plutôt à l’hyperplasie de la glande surrénale. Ensemble, nos modèles murins démontrent un rôle important pour la voie Hippo, et particulièrement les kinases LATS1/2 et les effecteurs YAP/TAZ, dans la différenciation des cellules stéroïdogéniques du cortex surrénalien et le maintien de l’homéostasie de la glande surrénale chez la souris. Ces travaux ouvrent non seulement la voie à l’étude plus poussée de cette voie dans des pathologies de la glande surrénale, comme les tumeurs surrénaliennes, mais mettent également en évidence la voie Hippo en tant que cible thérapeutique pour les troubles surrénaliens. / The Hippo pathway canonical signaling is composed of the mammalian kinases sterile twenty-like 1 and 2 (MST1/2) and large tumor suppressor 1 and 2 (LATS1/2) which ultimately regulate the transcriptional co-activators Yes-associated protein (YAP) and the transcriptional coactivator with PDZ-binding motif (TAZ). This pathway plays critical roles in maintaining the homeostasis of various tissues and regulating biological processes such as cellular proliferation, differentiation, and apoptosis in a tissue-specific manner. Although previous studies have shown that the effectors YAP/TAZ are involved in the maintenance of the adrenal gland, the roles played by their main upstream kinases in this tissue have not yet been evaluated. The objective of this thesis project is therefore to identify the importance of these distinct Hippo pathway kinases in the development and maintenance of the adrenal cortex by generating five different conditional transgenic mouse models. Using a Mst1/2 inactivation model (Mst1flox/flox;Mst2flox/flox;Nr5a1-cre), we first demonstrated that loss of Mst1/2 in the entire cortex leads to premature appearance of spindle-shaped cells resembling adrenogonadal primordium “AGP-like” cells in the sub-capsular region of the adrenal cortex. Further transcriptomic analyses performed on this model showed that MST1/2 can regulate the activity of YAP and of cells forming the zona glomerulosa (zG) in adult mice but not the activity of cells of the zona fasciculata (zF). This finding suggested that kinases MST1/2 are mainly involved in the regulation of zG cell function or differentiation. The inactivation of Lats1/2 using the same Cre line (Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;Nr5a1-cre) demonstrated that LATS1/2 prevent the transdifferentiation of cortical cells into myofibroblast-like cells and the onset of fibrosis during embryonic development. Moreover, the inactivation of Lats1/2 specifically in the zG cells (Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;AS-cre) demonstrated that LATS1/2 prevent the transdifferentiation of zG cells into cells sharing characteristics with osteoblast and Sertoli cells. This inactivation is also responsible for the induction of an immune-inflammatory response in juvenile mice. Most importantly, the concomitant inactivation of Yap/Taz with Lats1/2 in zG cells (Yapflox/flox;Tazflox/flox;Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;AS-cre) demonstrated that the increase in the transcriptional activity of YAP/TAZ was responsible for the phenotype observed following the loss of Lats1/2. To complete our studies, we employed a mouse model expressing a constitutively active human form of YAP in zG cells (Rosa26YAP5SA/+;AScre/+) which demonstrated that increased transcriptional activity of YAP alone is not sufficient to recapitulate the phenotype observed following the loss of Lats1/2 but induces adrenal gland hyperplasia. Together, these findings indicate an important role for the Hippo signaling pathway, particularly LATS1/2 kinases and YAP/TAZ effectors, in the differentiation of steroidogenic cells of the adrenal cortex and the maintenance of adrenal gland homeostasis in mice. These findings not only pave the way for further studies of this pathway in important adrenal gland pathologies, such as adrenal tumors, but also highlight the Hippo pathway as a potential target for therapeutic treatments of adrenal disorders.

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Les papillomavirus humains (HPV) constituent l’archétype des virus à ADN oncogènes. Les HPV muqueux à haut risque (principalement HPV16) sont les principaux agents étiologiques du cancer du col utérin. Les protéines virales E6 et E7 sont des acteurs cruciaux de la cancérogenèse induite par HPV. Nous avons construit une ressource composée de 600 ADNc codant les effecteurs humains du système ubiquitine-protéasome (UPS) et identifié de nouvelles cibles potentielles des protéines E6 et E7 en utilisant une méthode basée sur la complémentation protéique de la Gaussia princeps luciférase (GPCA). HPV16 E6 lie les motifs LxxLL présents dans E6AP et IRF3. Nous avons résolu la structure cristallographique des complexes E6/LxxLL de E6AP/p53 et E6/LxxLL de IRF3. Par ailleurs, nous avons montré que les HPV ciblent une nouvelle voie suppresseur de tumeurs, la voie Hippo, avec ses deux médiateurs clef YAP et TAZ. Nous avons généré une banque d’ADNc codant 265 domaines PDZ humains et identifié de nouveaux partenaires potentiels des protéines YAP/TAZ en utilisant la méthode GPCA. Les résultats obtenus permettent de mieux comprendre la biologie des HPV et leur pouvoir oncogène. / The human papillomavirus (HPVs) are the archetype of DNA oncogenic viruses. High-risk mucosal HPVs (mainly HPV16) are the main causative agents of cervical cancer and are also involved in other cancers. HPV oncogenic properties are mainly due to the expression of E6 and E7 proteins. We built a resource composed of 600 cDNA encoding the human ubiquitin-proteasome system (UPS) effectors and identified novel E6 and E7 potential targets by using a method based on the complementation of the Gaussia princeps luciferase (GPCA). HPV16 E6 binds to specific LxxLL motifs present in E6AP and IRF3. We have solved the crystallographic structure of the E6/E6AP LxxLL/p53 and E6/IRF3 LxxLL complexes. Furthermore, HPV may target a novel tumour suppressor pathway, the Hippo signalling pathway with its two main mediators YAP and TAZ. We have built a cDNA library dedicated to the 265 human PDZ domains and identified news potential partners of YAP and TAZ proteins by using the GPCA. The results provide novel insights on HPV biology and their oncogenic property.

Le développement du tractus reproducteur femelle est issu de la coordination minutieuse de nombreuses voies de signalisation régulant les processus de prolifération, différenciation et d’apoptose cellulaire durant l’embryogenèse. Les voies Wnt et Hippo se démarquent à cet égard. L’activation de la voie Wnt, via des ligands spécifiques, participe à la stabilisation et l’augmentation de l’activité transcriptionnelle du coactivateur de transcription β-catenin. La voie Hippo, pour sa part, ne possède aucun de ligand spécifique. L’inactivation de la voie Hippo (via les kinases Lats1 et Lats2) entraine la stabilisation des coactivateurs de la transcription YAP/TAZ et l’augmentation de leur activité transcriptionnelle. Plusieurs évidences suggèrent notamment la possibilité de redondance fonctionnelle entre certains ligands de la voie Wnt, dont Wnt4 et Wnt5a, dans le développement du tractus reproducteur femelle. Cette avenue demeure toutefois peu étudiée. L’implication de la voie Hippo n’a pas été rapportée dans le développement du tractus reproducteur femelle. Toutefois, les nombreuses interactions rapportées dans la littérature entre les deux voies suggèrent un rôle méconnu de la voie Hippo. L’objectif de ce projet était donc d’élucider les rôles de Wnt4, Wnt5a, Lats1 et Lats2 dans le mésenchyme de Müller et le développement de l’utérus. Les résultats de notre première étude ont confirmé la fonction partiellement redondante de Wnt4 et Wnt5a dans le développement de l’utérus. Notre modèle est notamment caractérisé par des anomalies développementales ainsi qu’une perte de fonction utérine associée à des anomalies de décidualisation in vivo et une diminution de la viabilité des concepti. Les résultats de notre seconde étude ont confirmé les rôles redondants de Lats1 et Lats2 dans le maintien de la multipotentialité des cellules mésenchymateuses müllériennes. Une différenciation hâtive des cellules mésenchymateuses müllériennes en myofibroblastes via, entre autres, l’expression du gène cible Ctgf, a été observée. Nos résultats additionnels n’ont pu mettre en évidence une interaction potentielle entre les voies Wnt et Hippo pouvant expliquer l’apparition des phénotypes. Ces deux études permettent de confirmer certains rôles connus et d’établir de nouveaux rôles de ces voies dans le développement des canaux de Müller. Ils pourront aussi établir les fondements de modèles permettant l’étude de différentes pathologies utérines et l’identification de cibles thérapeutiques. / The development of the female reproductive tract arises from the coordination of numerous signaling pathways regulating processes such as proliferation, differentiation and apoptosis during embryogenesis. The Wnt and Hippo pathways are known to be involved in these processes. Wnt pathway activation, via its specific ligands, results in the stabilisation and increased transcriptional activity of β-catenin. The Hippo pathway does not possess any specific ligands. In contrast to Wnt, inactivation of the Hippo pathway (via Lats1 and Lats2 kinases) is required for the stabilization and increased activity of the transcriptional coactivators YAP and TAZ. The Wnt pathway is known to be involved in the development of the female reproductive tract. Further evidence also suggests the possibility of functional redundancy amongst certain WNT ligands such as Wnt4 and Wnt5a. The Hippo pathway is not known to be implicated in the development of the female reproductive tract. However, numerous interactions have been reported between both pathways, suggesting a possible unknown role of Hippo in that context. The objective of this project was to elucidate the roles of Wnt4, Wnt5a, Lats1 and Lats2 in the Müllerian mesenchyme and the development of the uterus. Results from our first study confirmed the partially redundant roles of Wnt4 and Wnt5a in the development of the uterus. Our model was notably characterized by developmental abnormalities and loss of uterine functions resulting in in vivo decidualization defects and loss of conceptus viability. Results from our second study confirmed the redundant roles of Lats1 and Lats2 in the maintenance of Müllerian mesenchymal cell multipotency. We observed premature differentiation of Müllerian mesenchymal cells into myofibroblasts in absence of both Lats1 and Lats2. These changes were in part due to the increased expression of the target gene Ctgf. Our additional results could not demonstrate any potential interactions between the Wnt and Hippo pathways that could explain the phenotypic changes. In conclusion, our studies confirmed and further discovered novel roles of these pathways in the development of the Müllerian ducts. These models could also lead to better understanding of the pathophysiology of certain uterine diseases and the discovery of potential therapeutic approaches.

La voie de signalisation Hippo est une cascade de kinases hautement conservée entre les espèces qui contrôle des processus cellulaires fondamentaux comme la prolifération, l’apoptose et la différenciation. Dans la cascade, les kinases Large tumor suppressor 1 et 2 (LATS1/2) phosphorylent et inactivent les co-activateurs transcriptionnels Yes-associated protein (YAP) et Transcriptional coactivator with PDZ-binding motif (TAZ) pour réguler finement le développement, la taille et l’homéostasie de nombreux tissus. Bien qu’il ait été démontré que YAP/TAZ étaient essentiels au maintien du cortex surrénalien durant la vie adulte, le rôle des kinases en amont n’a jamais été étudié. L’objectif de ce projet était donc d’élucider le rôle de LATS1 et de LATS2 dans le développement corticosurrénalien. Pour ce faire, un modèle de souris Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;Nr5a1-cre, permettant l’inactivation conditionnelle de Lats1/2 dans les tissus stéroïdiens, a été créé. La caractérisation de ce modèle a révélé que Lats1/2 étaient indispensables pour maintenir l’identité des cellules adrénocorticales durant le développement embryonnaire. En l’absence de Lats1/2, les cellules du cortex acquièrent des propriétés myofibroblastiques et perdent progressivement leur capacité de stéroïdogenèse, causant une insuffisance surrénalienne fatale vers 2 à 3 semaines d’âge chez les deux sexes. Cette transdifférenciation est probablement causée, du moins en partie, par une augmentation de l’activité transcriptionnelle de YAP/TAZ puisqu’une augmentation de l’expression nucléaire de YAP/TAZ et de l’expression de certains gènes cibles de la voie Hippo ont été observées dans les cellules myofibroblastiques. Ces résultats révèlent donc un tout nouveau rôle de la voie Hippo dans le développement du cortex surrénalien. / The Hippo signaling pathway is a highly conserved kinase cascade that controls fundamental cellular processes such as proliferation, apoptosis and differentiation. In this cascade, the Large tumor suppressor kinase 1 and 2 (LATS1/2) phosphorylate and inactivate the main downstream effectors, Yes-associated protein (YAP) and Transcriptional coactivator with PDZ-binding motif (TAZ), to finely regulate the development, size and homeostasis of several organs. It was recently demonstrated that YAP and TAZ were essential for the maintenance of the adrenal cortex during adult life, but the role of the upstream kinases has never been studied. The objective of the present project was therefore to elucidate the role of LATS1 and LATS2 in adrenocortical development. We generated a Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;Nr5a1-cre mouse model in which Lats1/2 were conditionally inactivated in steroidogenic cells. The characterization of this model revealed that Lats1/2 were required to maintain proper adrenocortical cell identity during embryonic development. In the absence of Lats1/2, adrenocortical cells acquire myofibroblastic properties and lose their steroidogenic capacity, leading to adrenal deficiency and death at 2 to 3 weeks of age. This transdifferentiation is probably caused, at least in part, by an increased transcriptional activity of YAP/TAZ since a stronger nuclear expression of YAP/YAZ and higher expression levels of Hippo target genes were observed in the myofibroblastic population. These results suggest an important novel role of Hippo signaling in adrenal cortex development.