| Summary: | L'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA) permet de maintenir l'homéostasie de l'organisme face à divers stress. Qu'ils soient de nature psychologique,
physique ou inflammatoire/infectieux, les stress provoquent la synthèse et la libération
de CRH par l'hypothalamus. Les cellules corticotropes hypophysaires perçoivent ce
signal et en réaction, produisent et sécrètent l'ACTH. Ceci induit la synthèse des
glucocorticoïdes (Gc) par le cortex surrénalien; ces stéroïdes mettent le système
métabolique en état d’alerte pour la réponse au stress et à l’agression. Les Gc ont le rôle
essentiel de contrôler les défenses de l'organisme, en plus d'exercer une rétro-inhibition
sur l'axe HPA.
L'ACTH est une petite hormone peptidique produite par le clivage d'un
précurseur: la pro-opiomélanocortine (POMC). À cause de sa position critique dans la
normalisation de l'homéostasie, le contrôle transcriptionnel du gène Pomc a fait l'objet
d'études approfondies au cours des dernières décennies. Nous savons maintenant que la
région promotrice du gène Pomc permet une expression ciblée dans les cellules POMC
hypophysaires. L'étude du locus Pomc par des technologies génomiques m'a permis de
découvrir un nouvel élément de régulation qui est conservé à travers l'évolution des
mammifères. La caractérisation de cet enhancer a démontré qu'il dirige une expression
restreinte à l'hypophyse, et plus particulièrement dans les cellules corticotropes. De
façon intéressante, l'activité de cet élément dépend d'un nouveau site de liaison recrutant
un homodimère du facteur de transcription Tpit, dont l'expression est également limitée
aux cellules POMC de l'hypophyse. La découverte de cet enhancer ajoute une toute
nouvelle dimension à la régulation de l'expression de POMC.
Les cytokines pro-inflammatoires IL6/LIF et les Gc sont connus pour leur
antagonisme sur la réaction inflammatoire et sur le promoteur Pomc via l'action des
facteurs de transcription Stat3 et GR respectivement. L'analyse génomique des sites liés
ii
par ces deux facteurs nous a révélé une interrelation complexe et a permis de définir un
code transcriptionnel entre ces voies de signalisation. En plus de leur action par
interaction directe avec l’ADN au niveau des séquences régulatrices, ces facteurs
interagissent directement entre eux avec des résultats transcriptionnels différents. Ainsi,
le recrutement de GR par contact protéine:protéine (tethering) sur Stat3 étant lié à
l'ADN provoque un antagonisme transcriptionnel. Inversement, le tethering de Stat3 sur
GR supporte une action synergique, tout comme leur co-recrutement à l'ADN sur des
sites contigus ou composites. Lors d'une activation soutenue, ce synergisme entre les
voies IL6/LIF et Gc induit une réponse innée de défense cellulaire. Ainsi lors d'un stress
majeur, ce mécanisme de défense est mis en branle dans toutes les cellules et tissus.
En somme, les travaux présentés dans cette thèse définissent les mécanismes
transcriptionnels engagés dans le combat de l'organisme contre les stress. Plus
particulièrement, ces mécanismes ont été décrits au niveau de la réponse globale des
corticotropes et du gène Pomc. Il est essentiel pour l'organisme d'induire adéquatement
ces mécanismes afin de faire face aux stress et d'éviter des dérèglements comme les
maladies inflammatoires et métaboliques. === The hypothalamo-pituitary-adrenal (HPA) axis regulates homeostasis in various
conditions of stress contributing to both the stress response and its termination.
Psychological, physical or inflammatory/infectious stresses all prompt the synthesis and
secretion of hypothalamic CRH. The pituitary corticotrope cells receive this signal and
in turn, secrete ACTH which triggers the synthesis of glucocorticoids (Gc) by the
adrenal cortex; these steroids induce a general state of alertness in order to fight or flight
aggressions and stresses. Glucocorticoids have the critical role to restrict the stress
response by exerting a negative feedback on the HPA axis.
ACTH is a small peptidic hormone produced after cleavage of a precursor
protein: pro-opiomelanocortin (POMC). Due to its critical role in homeostasis,
transcriptional control of the Pomc gene has been intensely studied during the last
decades. Previous investigations identified a promoter region that is sufficient for
expression of Pomc in the appropriate pituitary cells. Genome-wide studies of the Pomc
locus led me to discover a novel regulatory element that is conserved throughout
mammalian evolution. The activity of this enhancer is restricted to the pituitary, and
more precisely to the corticotrope lineage. Interestingly, its activity depends on a novel
transcription factor binding motif that binds homodimers of Tpit, a transcription factor
that is only found in pituitary POMC cells. The discovery of this enhancer adds a new
dimension in the control of pituitary Pomc expression.
The IL6/LIF pro-inflammatory cytokines and the glucocorticoids are well known
for their antagonism in control of the inflammatory response; at the Pomc promoter,
their action is mediated by the transcription factors Stat3 and GR, respectively. The
analysis of genomic sites bound by these two factors revealed a complex relationship
and led us to define a transcription regulatory code linking these signalling pathways. In
addition to their direct DNA interaction with cognate regulatory sequences, these factors
iv
interact with each other with different outcomes. Thus, the recruitment of GR on DNAbound
Stat3 through protein:protein contacts (tethering) results in transcriptional
antagonism. Conversely, Stat3 tethering to GR produces synergism; this is also the case
when the two factors are co-recruited to DNA on contiguous or composite binding sites.
Prolonged activation of the IL6/LIF and Gc pathways elicits a synergistic innate cell
defense response in all cells and tissues.
In summary, this doctoral work has defined transcriptional mechanisms that
mediate and control the stress response. In particular, pituitary components of the stress
response were defined at the level of the Pomc gene and as a global response of
corticotrope cells. This response is critical for appropriate organism defense during
stresses such as those produced in inflammatory and metabolic diseases.
|
|---|
