Deciphering the molecular mechanisms of gonadal development

• Main Author: Rojo Mendoza, Sandra Elena
• Other Authors: Paris 6
• Language: en
• Published: 2015
• Subjects: Séquençage de exome; Développement de gonades; Détermination sexuelle; Génétique; Cellules souches; Activité biologique; Gonadal development; Sex determination; Biological activity; 576
• Online Access: http://www.theses.fr/2015PA066658/document

Chez les mammifères, la détermination du sexe est un processus moléculaire complexe impliquant une balance de gènes finement régulée entre la voie mâle et femelle. La formation de testicules est initiée par SRY en synergie avec SF1 par sur-activation de l'expression de SOX9 au delà d'un seuil critique, ce qui entraîne l'activation du programme de la voie mâle et la répression de la développement ovarien. Des erreurs dans ce processus peuvent entraîner des pathologies de dysgénésie gonadique (DSD). Bien que de nombreux gènes impliqués dans le développement des gonades, sont à présent identifiés, les mutations de ces gènes n'expliquent qu'une minorité de cas de DSD, et les mécanismes conduisant à un développement sexuel inapproprié restent encore largement méconnus.Nous avons identifié, pour la première fois, une mutation ponctuelle dans le gène DMRT1 humain, facteur crucial de la détermination du sexe chez différentes espèces, associée à une absence de développement testiculaire. Une série d'analyses fonctionnelles démontrent le mécanisme par lequel cette mutation pourrait être lie à un DSD et que, différemment de chez la souris, DMRT1 humain, est impliqué dans la détermination testiculaire primaire.Le séquençage d’exomes sur des patients présentant un DSD de type 46,XY ont permis d’identifier des mutations délétères chez SOX7 & SOX8, suggérant une possible redondance fonctionnelle parmi les gènes SOX dans la détermination du sexe; mais également des mutations chez GATA4 établissant un rôle pour ce gène comme cause de DSD. Nos résultats d’analyses fonctionnelles indiquent des changements dans l'activité biologique des protéines mutées, mais dans certains cas, ne révèlent pas les mécanismes impliqués dans l’apparition de DSD. Par conséquent, le développement de nouveaux modèles cellulaires in-vitro pourrait permettre d’élucider ces mécanismes. Notamment, l’utilisation de cellules souches embryonnaires de souris, nous permettra de développer un nouveau modèle cellulaire pour mieux comprendre l'effet biologique de ces mutations. === In mammals, sex determination and development is a complex process that involves genetic networks acting synergistically or antagonistically. Testis formation is initiated by SRY+SF1 up-regulation of SOX9 expression beyond a critical level, resulting in the activation of male-specific program and ovaries repression. In females, SRY absence results in the activation of ovarian development and testis repression. Errors in the process result in gonadal dysgenesis (DSD). Although, we begin to know the genes involved in gonad development, mutations in these genes explain only few DSD cases, and the mechanism leading to abnormal sexual development remain misunderstood. DMRT1 regulates sex-determination in different species. Its role in mammalian sex-determination is unclear. We identified the first point mutation in human DMRT1 associated with a lack of testis-determination. Functional analyses revealed the mechanism by which this mutation could lead to DSD. Showing that, differently to mouse, human DMRT1 is involved in primary testis-determination and that at molecular level sex-determination a very conserved process. Further studies using exome sequencing on patients with 46,XY DSD identify pathogenic mutations in 2 SOX genes: SOX7 & SOX8. Suggesting a possible functional redundancy amongst SOX genes in sex-determination. We identified mutations in GATA4 associated with 46,XY DSD, establishing a role for this gene as a DSD cause. The functional consequences of these mutations on their biological activity were assessed using classical approaches. Our results indicate changes in biological activity of the mutated proteins but in some cases don’t reveal the mechanisms involved in DSD. Therefore, the development of novel in-situ cellular models may provide a tool to identify these mechanisms. Using mouse embryonic stem cells we’re developing novel cellular models to understand the biological effect of these mutations in the appropriate environment.