Les hormones sécrétées par les cellules endocrines pancréatiques et intestinales participent à la régulation de l’homéostasie énergétique. Leur différenciation repose sur des programmes génétiques similaires contrôlés par le facteur de transcription Ngn3. Peu de choses sont connues sur les gènes activés par Ngn3 et leurs implications dans les mécanismes contrôlant la spécification et la maturation des cellules endocrines. Par conséquent, le transcriptome des progéniteurs endocrines a été déterminé dans l’équipe. Parmi les gènes fortement enrichis dans le lignage endocrine, j’ai caractérisé l’expression et la fonction de la kinase Pak3 et j’ai continué l’étude de la fonction pancréatique et intestinale du facteur de transcription Rfx6. J’ai montré que Pak3 est exprimé dans le lignage endocrine pendant le développement et chez l’adulte. Avec des expériences de perte de fonction, j’ai montré que ce gène inhibe la prolifération des progéniteurs endocrines et des cellules bêta durant l’embryogénèse. De plus, une étude métabolique a montré que les souris mutantes pour Pak3 sont intolérantes au glucose. En parallèle, en utilisant une souris conditionnelle pour Rfx6, j’ai montré que Rfx6 est nécessaire en aval de Ngn3 pour la différenciation des cellules endocrines pancréatiques et intestinales. Finalement, des expériences dans les souris adultes suggèrent que Rfx6 est nécessaire pour maintenir les cellules bêta, renouveler les cellules entéroendocrines et absorber les lipides dans l’intestin. En conclusion, ces études révèlent deux nouveaux gènes clés dans la régulation de la différenciation des cellules endocrines et de l’homéostasie énergétique dans le pancréas et l’intestin. / Pancreatic and intestinal endocrine cells, and their secreted hormones, contribute to the regulation of energy homeostasis. Their differentiation relies on similar genetic programs controlled by the proendocrine transcription factor Ngn3. However, our knowledge of the endocrinogenic programs implemented by Ngn3 is still fragmentary. Therefore, the transcriptome of endocrine progenitors has been determined in the lab. Among the genes which showed a strong enrichment in the endocrine lineage, I studied the expression and function of Pak3, a serine/threonine kinase and further pursued the dissection of the function of the transcription factor Rfx6 in the pancreas and the intestine. I showed that Pak3 is expressed throughout pancreas development and maintained in adult islets. Using ex vivo loss of function experiments and in vivo characterisation of the Pak3-deficient mice, I identified Pak3 as an inhibitor of islet progenitors and beta-cell proliferation in the embryonic mouse pancreas. Furthermore, we performed metabolic studies which revealed that Pak3-deficient micehave an impaired glucose homeostasis, especially under challenging high fat diet. In parallel, using a conditional knockout mouse for Rfx6, we showed that Rfx6 is necessary downstream of Ngn3 for endocrine cell differentiation in the pancreas as well as in the intestine. Finally, additional experiments in adult mice suggest that Rfx6 is necessary to maintain pancreatic beta-cells, enteroendocrine cell turnover and intestinal lipid absorption. In conclusion, these studies revealed two novel key players in the regulation of endocrine cell differentiation and energy homeostasis in the pancreas and the intestine.

La fonction endocrine du pancréas est essentielle pour l'homéostasie du glucose parce que les îlots pancréatiques contiennent le seul type des cellules endocrines, nommées cellules bêta, qui sont capable de produire et sécréter de l’insuline. Le facteur de transcription RFX6, maintenu dans toutes les cellules endocrines matures, est essentiel pour le développement, l'identité et la fonction des cellules bêta. Chez l'homme, des mutations de RFX6 causent le syndrome de Mitchell-Riley, un trouble du développement caractérisé par un diabète néonatal et des malformations du système gastro-intestinal. La recherche des cibles de RFX6 dans les îlots murins a révélé que le facteur de transcription Mlxipl est directement régulé par RFX6. Dans cette thèse, nous avons étudié le mécanisme de la régulation transcriptionnelle de Mlxipl par RFX6 ainsi que les rôles de RFX6 et MLXIPL dans les cellules bêta adultes. Nous avons démontré que RFX6 se lie au premier intron de Mlxipl qui contient un motif de liaison (xbox) critique, et nous avons identifié les cofacteurs de ce processus. En comparant l’effet de la répression de Rfx6 et Mlxipl dans des milieux riches ou faibles en glucose dans la lignée cellulaire bêta Ins-1 832/13 sur le transcriptome, nous avons déterminé les programmes génétiques contrôlés par RFX6 et MLXIPL. / Pancreatic endocrine function is critical for glucose homeostasis because pancreatic islets contain the only cells of the body, the beta cells, capable of producing and secreting insulin. The transcription factor RFX6 is maintained in all mature islet cells and is as an essential regulator of beta cell development, identity and function. In humans, RFX6 mutations cause Mitchell-Riley syndrome, a developmental disorder characterized by neonatal diabetes and malformations of the digestive tract. The search for RFX6 targets in murine islets revealed that the transcription factor Mlxipl is directly regulated by RFX6. In this thesis, we investigated the mechanism of Mlxipl transcriptional regulation by RFX6, and the respective roles of RFX6 and its downstream target MLXIPL in adult beta cells. We demonstrated that RFX6 binds to the first intron of Mlxipl that contains a critical RFX binding motif (xbox), and we identified cofactors of this process. By comparing the changes in the transcriptomes linked to the loss of RFX6 or MLXIPL in the pancreatic beta cell line Ins-1 832/13 and the glucose level, we determined the genetic programs controlled by RFX6 and MLXIPL.

La régulation de l’homéostasie du glucose dans l’organisme est la fonction principale des cellules beta sécrétrices d’insuline dans le pancréas endocrine. Le facteur de transcription à domaine « winged helix », RFX6, a récemment, été identifié comme un nouveau régulateur de la différenciation endocrine pancréatique en aval de Ngn3 chez le poisson zèbre, la souris et l’homme. De plus, diverses mutations de Rfx6 chez l’homme ont été identifiées et reliées au syndrome de Mitchell Riley notamment caractérisé par un diabète néonatal, une atrésie de l’intestin grêle et une malabsorption intestinale. Lors de mes travaux de thèse, une approche combinée de transcriptomique chez la souris et la recherche des sites de fixation de RFX6 dans une lignée cellulaire beta et dans les ilots pancréatiques a permis de démontrer son importance dans le maintien de l’identité et de la fonction de la cellule beta. Pour la première fois, l’identification des cibles directes de RFX6 in vivo a été réalisée et a permis l’identification de l’ensemble du répertoire des gènes régulés directement par RFX6 dans les cellules beta qui n’ont pas été révélés dans le système cellulaire. Cette étude aura également permis d’identifier Mlxipl comme principale cible directement régulée par Rfx6 à la fois chez la souris et l’homme. Les expériences réalisées ont ainsi permis de déterminer les gènes cibles directs de RFX6 et contribué à élucider le rôle de ce facteur de transcription dans la différenciation et la fonction des cellules beta sécrétrices d’insuline. / Glucose homeostasis regulation in the body is the main function of insulin secreting beta cells in the endocrine pancreas. The winged-helix transcription factor RFX6 has recently been identified as a new pancreatic endocrine differentiation regulator, downstream of Ngn3,in zebra fish, mouse and human. Moreover, several Rfx6 mutations in humans were discovered and linked to the Mitchell Riley syndrome, which is characterized by neonatal diabetes, intestinal atresia and malabsorption. My thesis consisted of using an approach combining transcriptomic analysis in mouse and the identification of RFX6 target genes in a beta cell line as well as in pancreatic islets. This work has demonstrated the crucial role of RFX6 in maintaining beta cell identity and function. For the first time, RFX6 target genes were identified in vivo as well as the whole repertoire of directly regulated RFX6 target genesin beta cells, which were previously unidentified in the beta cell line. These studies have also shown that Mlxipl is a main RFX6 regulated target gene in mice and human. Overall, this work has allowed the clear identification of RFX6 target genes, thus contributing inunderstanding the role of this crucial transcription factor in the differentiation and function of insulin secreting beta cells.