Étude Des Fonctions Développementales Et Métaboliques Du Récepteur Nucléaire Fetoprotein Transcription Factor (Ftf)
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DANIEL MALENFANT ÉTUDE DES FONCTIONS DÉVELOPPEMENTALES ET MÉTABOLIQUES DU RÉCEPTEUR NUCLÉAIRE FETOPROTEIN TRANSCRIPTION FACTOR (FTF) Thèse présentée à la Faculté des études supérieures et postdoctorales de l’Université Laval dans le cadre du programme de doctorat en Biologie cellulaire et moléculaire pour l’obtention du grade de Philosophiae Doctor (Ph.D.) FACULTÉ DE MÉDECINE UNIVERSITÉ LAVAL QUÉBEC 2012 © Daniel Malenfant, 2012 Résumé Le récepteur nucléaire Fetoprotein Transcription Factor (FTF) identifié par notre laboratoire et exprimé principalement dans le système digestif est un régulateur important du métabolisme des lipides et des stéroïdes, de la prolifération cellulaire et du développement embryonnaire. Plusieurs groupes ont constaté que l’influence du récepteur FTF sur la synthèse de stéroïdes et la régulation du cycle cellulaire stimule la prolifération tumorale de cellules d’origine tissulaire diverse. Mes études de doctorat ont porté sur l’expression tissulaire de FTF, sur la caractérisation d’un nouvel élément régulateur de son promoteur et sur l’identification par immunoprécipitation de chromatine (ChIP-chip) des cibles transcriptionnelles de FTF dans le foie de souris fœtale et adulte et dans les cellules d’hépatome humain. Ces études ont permis de mieux définir le rôle métabolique de FTF ainsi que son rôle développemental et son implication potentielle dans la carcinogenèse hépatique. L’expression de FTF par les organes du système digestif et par certaines structures nerveuses, sa régulation par des récepteurs nucléaires métaboliques et sa liaison aux promoteurs de multiples enzymes et transporteurs impliqués dans le métabolisme énergétique placent FTF dans une position clé dans l’homéostasie métabolique et énergétique de l’organisme. Le facteur de transcription C/EBPpartenaire de FTF au promoteur de l’AFP et impliqué lui aussi dans le développement hépatique et le métabolisme énergétique, est lié au promoteur de 20% des cibles transcriptionnelles de FTF. De plus, C/EBP lie le promoteur de FTF formant ainsi une autre boucle activatrice s’ajoutant au réseau transcriptionnel hépatique. Dans les cellules d’hépatome, FTF lie les promoteurs de plusieurs gènes impliqués dans la prolifération et le maintien des cellules tumorales, soit des régulateurs de la réplication, de la croissance et de l’apoptose cellulaire. FTF fait donc partie intégrante du réseau transcriptionnel hépatique régissant le développement et la différenciation hépatique et le maintien du métabolisme énergétique chez l’adulte et est vraisemblablement impliqué dans la promotion de la cancérogenèse hépatique. ii Abstract FTF is a nuclear receptor principally expressed in adult digestive organs that has been shown to act as a major regulator of lipids and steroids metabolism, cellular proliferation and embryonic development. FTF involvement in steroid synthesis and cell cycle regulation tends toward the stimulation of tumor proliferation in neoplasic tissues in which FTF is expressed. However, more studies of FTF function in normal and disease states and on its regulation are needed to draw a complete picture of FTF activity in cell physiology. Within the context of my studies, I delineated the FTF adult and fetal tissular expression, characterized a novel Ftf promoter element and identified FTF direct hepatic transcriptional targets in fetal, adult and tumor cell lines by using chromatin immunoprecipitation (ChIP- on-chip). These studies defined new FTF functions in metabolism, fetal development and hepatic carcinogenesis. FTF expression in digestive system and in neural structures controlling eating behavior, its transcriptional regulation by metabolic nuclear receptors and its binding to enzyme and transporter gene promoters driving energy metabolism, puts FTF in a key location for governing cellular and organismal energy metabolism. C/EBP, a transcriptional FTF partner on the Afp gene promoter and also involved in energy metabolism, is bound to 20% of the FTF targets including FTF itself thus adding branches to the complex hepatic transcriptional network. In hepatoma cells, FTF binds to proliferation and tumor cell maintenance genes like replication, growth and apoptosis regulators. Therefore, FTF belongs to the hepatic transcription network that governs hepatic development, differentiation and adult energy metabolism and is likely to be involved in promoting hepatic tumorogenesis. Avant-Propos Je remercie le Dr. Luc Bélanger pour m’avoir permis d’effectuer mes travaux de recherche dans son laboratoire ainsi que pour son support financier tout au cours de mes études graduées. Je remercie aussi le Dr. Jacques Côté et Génome Québec pour le financement d’une partie des mes recherches doctorales. Merci à Alain-Roger Bataille et Éric Paquet pour leur implication directe dans la l’acquisition et l’analyse des données présentées dans le chapitre 3 de cette thèse. Un gros merci à tous les gens ayant travaillé dans le laboratoire du Dr. Bélanger durant mes études graduées, tout particulièrement Sylvie Roy, Denis Allard, Frédéric St- Pierre, Alain Lamontagne, Julie Poulin, Chantal Courtemanche, Jean-François Paré et Mariève Jacob-Wagner. Ils m’ont apporté un support autant moral qu’immoral et ont égayé mes journées. Enfin, merci à tous ceux avec qui j’ai joué au soccer, fait de l’escalade, et surtout à mon équipe de bateau-dragon « les Barbares de Québec » pour des heures de divertissement et de dépassement de soi. J’ai vraiment beaucoup de plaisirs à vous cotôyer et à repousser les limites avec vous. "Patience et longueur de temps font plus que force ni que rage" -Jean De la Fontaine Table des matières Résumé ......................................................................................................................... i Abstract ....................................................................................................................... ii Avant-Propos ...................................................................................................................... iii Table des matières .................................................................................................................. v Liste des tableaux ................................................................................................................. vii Liste des figures .................................................................................................................. viii Liste des abréviations ............................................................................................................. ix Chapitre 1 Introduction ..................................................................................................... 1 1.1 Le foie ..................................................................................................................... 2 1.1.1 Architecture .................................................................................................... 2 1.1.2 Développement ............................................................................................... 6 1.1.3 Fonctions ......................................................................................................... 9 1.1.4 Maladies hépatiques et cancer ...................................................................... 15 1.2 Transcription ......................................................................................................... 18 1.2.1 Généralités .................................................................................................... 18 1.2.2 Les éléments régulateurs ............................................................................... 23 1.2.3 Facteurs de transcription ............................................................................... 27 1.3 Transcription hépatique ........................................................................................ 30 1.3.1 Hepatocyte Nuclear Factor (HNF) ................................................................ 31 1.3.2 CAAT/enhancer binding protein (C/EBP) .................................................... 34 1.3.3 Les récepteurs nucléaires .............................................................................. 37 1.3.4 Autres facteurs .............................................................................................. 43 1.4 FTF (Fetoprotein Transcription Factor) ................................................................ 44 1.4.1 Généralités .................................................................................................... 44 1.4.2 Structure et activité ....................................................................................... 46 1.4.3 Promoteurs .................................................................................................... 48 1.4.4 Expression tissulaire ..................................................................................... 50 1.4.5 Fonction ........................................................................................................ 51 1.5 But des travaux de doctorat .................................................................................. 54 Chapitre 2 The Fetoprotein Transcription Factor (FTF) gene is essential to embryogenesis and cholesterol homeostasis and is regulated by a DR4 element .... 56 2.1 Avant-propos ........................................................................................................ 57 2.2 Résumé .................................................................................................................