Les récepteurs nucléaires de l’hormone thyroïdienne: spécificité d’action des isoformes et influence du contexte cellulaire. – Thyrogenomic2

L’hormone thyroïdienne (T3) régule de nombreux aspects du développement et de la physiologie des vertébrés. Elle agit en se fixant à ses récepteurs nucléaires TRa1 et TRß1. Ces récepteurs sont des facteurs de transcription. Ils appartiennent à la famille des récepteurs nucléaires d’hormones qui modulent l’expression de nombres gènes en réponse à leurs ligands. De nombreux travaux, menés à la fois in vitro et in vivo, ont permis d’étudier en détail les structures, activités et fonctions relatives de TRa1 et TRß1.
Les résultats obtenus ont pu mettre en évidence que bien que stimulant le métabolisme énergétique dans la plupart des cellules, la T3 provoque une réponse particulière dans chaque type cellulaire, en activant l’expression de répertoires de gènes visiblement différents. D’autre part il a été montré que même si in vitro TRa1 et TRß1 semblaient avoir des propriétés transcriptionelles très similaires, les mutations germinales de ces deux facteurs entrainaient des phénotypes très différents dans les souris knock-out résultantes. In vivo les différences de fonctions observées pour TRa1 et TRß1 peuvent en partie s’expliquer par leurs patrons d’expression spécifiques. Cependant plusieurs observations récentes illustrent que même dans des cellules exprimant les deux TR, TRa1 et TRß1 auraient des répertoires de gènes cibles qui ne seraient pas identiques, suggérant que leurs fonctions seraient partiellement différentes au sein d’une même cellule.
Pour l’instant les bases moléculaires responsables des différences de réponses à la T3 enregistrées dans différents types cellulaires ou expliquant les fonctions distinctes de TRa1 et TRß1 restent incomprises. Dans ce programme nous proposons de nous attaquer à ces deux aspects de réponse différentielle à T3: entre plusieurs types cellulaires et par les deux isoformes au sein d’un même type cellulaire.
Nous étudierons d’abord la réponse à T3 dans trois types cellulaires (neurones, hépatocytes et adipocytes) choisis pour leur expression différentielle des isoformes endogènes de TR et parce que leur biologie est déjà bien étudiée dans nos laboratoires. La comparaison de ces systèmes devrait permettre de déterminer l’influence de l’environnement cellulaire (en présence d’une seule isoforme) et de l’isoforme de TR (dans un même environnement cellulaire) sur la réponse à l’hormone. Cette réponse sera étudiée ex vivo, pour s’affranchir d’effets paracrines potentiels, en analysant transcriptome et métabolome. Les transcriptomes seront aussi déterminés in vivo dans des souris portant des mutations de TRa1 ou TRß1 limitées aux cellules d’intérêt, pour déterminer l’influence des effets indirects de T3 sur ces types cellulaires en conditions physiologiques.
En parallèle nous étudierons les mécanismes moléculaires responsables de ces spécificités de réponse en testant deux hypothèses: 1) une fixation différentielle isoforme de TR et/ou cellule spécifique aux éléments de réponse dans les promoteurs des gènes régulés par T3, 2) une interaction isoforme de TR et/ou cellule spécifique avec des cofacteurs de transcription. Nous identifierons d’abord les sites de fixation de TRa1 et TRß1 à la chromatine à l‘échelle du génome dans deux lignées cellulaires et construirons un nouveau modèle qui permettra dans le futur d’étudier les cistromes de TRa1 et TRß1 in vivo. Pour l’hypothèse 2, nous testerons in vitro l’interaction des TR avec une banque de cofacteurs disponible.
Enfin nous déterminerons pour un nombre de promoteurs limités et en environnement chromatinien, la fonctionnalité des différents sites de fixation pour TR préalablement identifiés .
Nous espérons par cette combinaison d’approches obtenir des résultats permettant de mieux appréhender les mécanismes responsables de la diversité des actions de T3 et de la divergence fonctionnelle entre TRa1 et TRß1. Ceci est crucial pour évaluer le potentiel thérapeutique de molécules capables de mimer les activités de T3 de manière isoforme ou tissu sélective.