– Ikaros - Notch

Notre projet a pour objectifs de disséquer l'antagonisme fonctionnel existant entre les facteurs de transcription Ikaros et RBP-Jk (le médiateur transcriptionnel de la signalisation Notch) lors de la différenciation des lymphocytes T, et de montrer le rôle crucial de cet antagonisme pour prévenir leur transformation tumorale. La voie de signalisation Notch joue un rôle majeur dans de multiples systèmes, régulant notamment l'identité cellulaire lors de l'embryogenèse et de l'hématopoïÂèse, ou l'homéostasie de différents types de cellules souches. L'activité de cette voie doit cependant être strictement contrôlée, sa dérégulation pouvant conduire au développement tumoral. Les mécanismes transcriptionnels réprimant l'activation Notch-dépendante restent encore peu compris. L'un des intérêts majeurs de notre équipe au cours des dernières années concerne le rôle du facteur de transcription Ikaros dans l'extinction de la signalisation Notch dans les lymphocytes T. Au cours de la différenciation T, l'activité Notch est requise pendant les stades précoces, puis est réprimée au cours des stades plus tardifs. Nos travaux publiés indiquent qu'Ikaros exerce une fonction de répresseur de l'expression de plusieurs gènes cibles de Notch lors de ce processus. Les souris déficientes pour Ikaros (appelées IkL/L) développent toutes des leucémies T, toujours associées à une activation précoce de la voie Notch. De façon frappante, les gènes cibles de Notch Hes-1 et Deltex-1 sont déjà déréprimés dans les thymocytes pré-tumoraux IkL/L, suggérant un rôle initiateur de la dérépression de Notch dans le développement tumoral. De plus, Ikaros réprime fortement l'expression de plusieurs gènes cibles de Notch après surexpression dans des lignées cellulaires. La base moléculaire de cette répression pourrait provenir de la similitude entre les séquences reconnues par Ikaros et RBP-Jk, qui contiennent toutes deux le même motif central TGGGAA. Pour le gène cible de Notch, Hes-1, ces deux facteurs lient de façon mutuellement exclusive l'élément régulateur cible de Notch in vitro, et Ikaros réprime l'activation transcriptionnelle Notch-dépendante à partir de cet élément. In vivo, Ikaros est présent sur cet élément dans les thymocytes WT. Notre hypothèse est qu'Ikaros est en compétition avec RBP-Jk pour réprimer une batterie de gènes cibles communs. Ce mécanisme joue un rôle central dans l'extinction des gènes cibles de Notch dans les cellules T et la prévention du développement tumoral. Nos objectifs sont: 1. Démontrer qu'Ikaros et RBPJk sont en compétition pour réguler l'expression du gène Hes-1 lors de la différenciation des lymphocytes T. Nous utiliserons le gène Hes-1, gène cible prototype de Notch, comme modèle. Nous démontrerons qu'Ikaros réprime son expression lors de la transition entre les stades de différenciation DN3 et DN4/DP, et montrerons que cette répression rend Hes-1 réfractaire à l'activation via Notch. Nous manipulerons par voie génétique l'équilibre entre Ikaros et RBP-Jk et analyserons l'effet de ces manipulations sur l'expression de Hes-1. Nous démontrerons par ailleurs l'existence d'une transition dynamique entre fixation de RBP-Jk et d'Ikaros sur le promoteur de Hes-1 entre les stades immatures (DN3) et plus matures (DP) de différenciation, et analyserons les déterminants moléculaires de cette transition. Enfin, nous analyserons la conséquence in vivo d'une mutation abolissant la fixation d'Ikaros sur le locus Hes-1. 2. Démontrer qu'Ikaros exerce un rôle central dans la répression de l'activité de Notch dans les lymphocytes T. Nous caractériserons le répertoire des gènes corégulés par Ikaros et Notch par une étude transcriptomique. Nous emploierons ensuite des approches bioinformatiques et d'immunoprécipitation chromatinienne sur puce pour identifier les éléments régulateurs médiateurs des régulations par Ikaros et Notch des gènes co-régulés. Cette étude devrait permettre de montrer que la compétition directe entre Ikaros et RBP-Jk pour des éléments régulateurs communs joue un rôle central dans la répression d'un sous-ensemble des gènes cibles de Notch. 3. Disséquer l'importance de la répression Ikaros-dépendante de la voie Notch dans la prévention de la transformation des lymphocytes T. Nous inactiverons les gènes RBP-Jk, Notch1 et Notch3 dans les thymocytes des souris IkL/L et analyserons si ces mutations préviennent le développement tumoral.

Ce projet devrait établir le rôle critique d'Ikaros comme répresseur de la voie Notch dans les lymphocytes T. De tels résultats identifieraient un nouveau mécanisme régulateur pour cette voie de signalisation, qui aura certainement une résonance large au sein de la communauté scientifique étudiant les fonctions de Notch. Nous anticipons qu'Ikaros ou des facteurs apparentés exercent un contrôle similaire de l'activité de Notch dans d'autres systèmes cellulaires. Nos résultats dans les lymphocytes T auront donc certainement des implications générales.