Bases moléculaires et impact physiologique de la répression des gènes par les récepteurs de l'acide rétinoïque – ARREPRESS

Nous avons récemment mis en évidence un mode d’interaction inédit entre les récepteurs de l’acide rétinoïque et les corépresseurs transcriptionnels, qui explique très clairement leur interaction constitutive et leur dissociation induite par addition d’un agoniste comme l’acide rétinoïque. Nous avons alors conçu des mutants des récepteurs de l’acide rétinoïque qui perdent spécifiquement leur capacité à interagir avec les corépresseurs sans pour autant être affectés dans leur fonction d’activation de l’expression des gènes en présence d’agoniste. Dans le projet ARREPRESS, ces mutants sont transposés in vivo, par la création de modèles de lignées cellulaires et murines. Ces modèles constituent des outils extrêmement utiles pour effectuer des analyses génomiques globales des gènes réprimés par les récepteurs de l’acide rétinoïque et pour tester l’importance physiologique et pathologique de la répression transcriptionnelle par ces protéines. L’analyse génomique fait appel à des méthodes de séquençages performantes comme le ChIP-seq (pour l’identification des sites d’interaction des récepteurs de l’acide rétinoïque sur l’ADN) et le RNA-seq (pour l’étude de l’expression des gènes contrôlés par les récepteurs de l’acide rétinoïque).

Les résultats montrent que la fonction de répression exercée par le sous-type a de RAR n’est pas utile au développement prénatal, mais indispensable au bon fonctionnement des cellules de Sertoli. Ils montrent aussi que la fonction de répression de la transcription relayée par le sous-type ? de RAR en absence de ligand n’est pas indispensable au développement et à la vie post-natale. Les sites d’interaction du corépresseur SMRT en absence de ligand et du cofacteur Nrip1 en présence d’acide rétinoïque dans les promoteurs des gènes cibles de RAR ont été identifiés, ainsi que les modifications épigénétiques associées de la chromatine.

La force et l’originalité du projet ARREPRESS résident dans l’approche multidisciplinaire choisie qui permettra de corréler un mécanisme moléculaire spécifique in vitro, avec des résultats physiologiques et développementaux in vivo. Une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu dans le contrôle de la répression des gènes par les récepteurs de l’acide rétinoïque et des conséquences de cette répression sur les cellules et le développement de l’organisme conduira à un progrès dans le domaine de la pharmacogénomique des récepteurs de l’acide rétinoïque et apportera des avancées significatives dans la compréhension du rôle de la répression des gènes dans son ensemble. Ce travail peut permettre d’établir de nouveaux concepts et offrir de nouvelles opportunités thérapeutiques.

1. Chatagnon A, et al. (2015). RAR/RXR binding dynamics distinguish pluripotency from differentiation associated cis-regulatory elements. Nucleic Acids Res. 43(10):4833-54
2. Gely-Pernot A, et al. (2015). Retinoic acid receptors control spermatogonia cell-fate and induce expression of the SALL4A transcription factor. PLoS Genet. 11(10):e1005501
3. Mark M, et al. (2015). Role of retinoic acid receptor (RAR) signalling in post-natal male germ cell differentiation. Biochim. Biophys. Acta 1849(2):84-93
4. Nadendla E, et al. (2015). An unexpected mode of binding defines BMS948 as a full retinoic acid receptor ß (RARß, NR1B2) selective agonist. PLoS One. 10(5):e0123195
5. Teletin M, et al. (2017). Roles of Retinoic Acid in Germ Cell Differentiation. Curr Top Dev Biol. 125:191-225

Les trois paralogues du récepteur de l’acide rétinoïque (RARA, B, et G) relaient les effets cellulaires des rétinoïdes et contrôlent une grande variété de voies biologiques essentielles, mais aussi leurs désordres. Les RAR sont des facteurs de transcription appartenant à la grande famille des récepteurs nucléaires et agissent en ciblant des complexes de modification de la chromatine au niveau de gènes cibles. Cependant, les mécanismes moléculaires qui déterminent la spécificité d’action des paralogues de RAR et la contribution, la composition et la dynamique des complexes régulateurs au niveau des gènes cibles de ces récepteurs restent largement inconnus.
Les récepteurs nucléaires (RN) contrôlent l’expression de gènes en activant ou réprimant la transcription de leurs gènes cibles. Ces propriétés permettent aux RAR par exemple de contrôler des réseaux de gènes fondamentaux pour l’homéostasie, le développement embryonnaire et la reproduction des métazoaires. L’extinction des gènes se produit via le recrutement de complexes contenant des corépresseurs, tels que NCOR1 (NCoR) ou NCOR2 (SMRT), par le récepteur non lié à son ligand (forme apo) et lié à l’ADN, alors que l’activation de gènes induite par la liaison de l’hormone implique la dissociation du corépresseur et le recrutement des complexes coactivateurs. Des études structurales, des recherches sur les agonistes des RN et sur les modèles génétiques des coactivateurs des RN ont révélé les bases déterminantes de l’interaction des RAR avec les coactivateurs et les rôles importants de l’activation de la transcription par les RAR. Cependant, en dépit d’une importance physiologique majeure, les bases moléculaires de l’interaction des RAR avec les corépresseurs et l’impact physiologique de la répression des gènes par les RAR sont beaucoup moins décrits. De plus, bien que la liaison d’un agoniste aux RAR soit principalement associée au recrutement des coactivateurs, des études récentes montrent que la liaison d’un agoniste peu également provoquer la liaison de corépresseurs.
Dans ce contexte, les objectifs de ARREPRESS sont d’accroître nos connaissances aux mécanismes de la répression transcriptionnelle régulée par les RAR et de proposer des outils qui permettront de vérifier que la répression par les RAR contribue à différents processus biologiques, dont le développement. Plus spécifiquement, le projet ARREPRESS propose (i) d’élucider les mécanismes moléculaires contrôlant les fonctions de répresseur des RAR non liés à un ligand ; (ii) de comprendre le rôle de la répression contrôlée par les RAR liés à des ligands ; (iii) d’évaluer la signification physiologique de la répression des gènes contrôlée par les RAR à partir de la création de cellules modifiées génétiquement et de modèles animaux.
Nous avons récemment mis en évidence un mode d’interaction inédit entre les RAR et les corépresseurs, qui explique très clairement leur interaction constitutive et leur dissociation induite par addition d’un agoniste (le Maire et al., NSMB, 2010). Nous avons alors conçu des mutants des RARs qui perdent spécifiquement leur capacité à interagir avec les corépresseurs sans pour autant être affectés dans leur fonction d’activation. Dans ARREPRESS, ces mutants seront transposés in vivo, par la création de modèles de lignées cellulaires et murines. Ces modèles constitueront des outils extrêmement utiles pour effectuer des analyses génomiques globales (ChIP-seq et GRO-seq) des gènes réprimés par les RAR et pour tester l’importance physiologique et pathologique de la répression transcriptionnelle par les RAR. La force et l’originalité du projet ARREPRESS résident dans l’approche multidisciplinaire choisie qui permettra de corréler un mécanisme moléculaire spécifique in vitro, avec des résultats physiologiques et développementaux in vivo.