Etude de la régulation de l'expression du gène codant la superoxyde dismutase 1 (SOD1) par le TNF alpha et l'hormone thyroïdienne T3 dans la lignée monocytaire humaine U937

par Valéry Afonso

Thèse de doctorat en Biologie de l'os, des articulations et biomatériaux des tissus calcifiés

Sous la direction de Marie-Christine de Vernejoul et de Abderrahim Lomri.

Soutenue en 2009

à Paris 7 .


  • Résumé

    Le stress oxydant participe au développement de plusieurs maladies (cancer, cataracte, vieillissement accéléré. . ,), Il résulte d'un déséquilibre entre les systèmes de défense antioxydants et la production de radicaux libres oxygénés. Pour y faire face l'organisme dispose d'enzymes antioxydantes dont la superoxyde dismutase (SOD) et la NAD(P)H, De nombreuses expériences ont permis de déterminer la fonction protectrice du gène de la SODl contre les dommages oxydants dans diverses conditions pathologiques. Il est bien connu que le TNF-α induit lui-même la production de RLO dans tous les types cellulaires. D'autre part, le stress oxydant est un facteur d'amplification de la synthèse de TNF-α, et un des mécanismes d'action de cette cytokme. De faibles concentrations de RLO agissent comme des seconds messagers pour induire les voies de transduction activées par le TNF-α. Peu de choses sont connues sur la façon dont le TNF-α et l'hormone thyroïdienne T3 régulent la transcription du gène de la SODL C'est pourquoi le but de ce travail a été d'étudier les effets de ces deux facteurs sur la régulation du promoteur SODl humain dans la lignée monocytaire humaine U937, et de déterminer les mécanismes cellulaires et moléculaires impliquées. Nous montrons ainsi, dans la première partie de ce travail, que, le traitement de la lignée U937 par le TNF-α régule négativement les transcrits de la SODl, et que cette diminution de PARNm est associée à une baisse de la protéine. Ces effets ne sont pas associés à une production de RLO dans nos conditions de culture. De plus, la synthèse d'une nouvelle protéine n'est pas indispensable pour l'inhibition de la transcription du gène de la SODl par le TNF-α et suppose dès lors des modifications post-traductionnelles de facteurs de transcription impliqués dans cette régulation. L'analyse du promoteur SODl, a permis de montrer que Egr-1 est la protéine clé pour la formation du complexe transcriptionel nécessaire pour l'initiation de la transcription et que ce complexe I est impliqué dans l'activité basale de la SODL Enfin, la protéine AP-1 joue un rôle négatif (corépresseur) dans la régulation de la transcription en interférant avec la liaison de facteurs activateurs. Il semblerait donc que le TNF-a agirait à deux niveaux, tout d'abord en augmentant la fixation du facteur de transcription AP-1 (activation de la voie inhibitrice) et en diminuant celle de Spl (inhibition de la voie activatrice) pour réprimer le gène SOD1. Enfin, la voie de signalisation intracellulaire JNK située en amont d'AP-1 est impliquée dans la répression du promoteur de la SODl par le TNF-α. Dans la seconde partie de ce travail, nous montrons que le TRpl, de façon dose dépendante, active le promoteur de la SODl et qu'en présence de la T3 cet effet est diminué. Nous avons localisé l'élément de réponse à la T3 (TRE) entre les nucléotides -157 et +17 du promoteur de la SOD1. Le DBD est essentiel 'pour réprimer l'activité du promoteur de la SODl en présence de T3 mais n'intervient pas dans l'activation du promoteur. Contrairement au schéma classique de régulation des gènes, ces résultats laissent penser que le récepteur TRpl, active le promoteur de la SODl en liant préférentiellement des protéines corépresseurs. Ce travail a permis de montrer in vitro, que le promoteur SODl est sensible à l'action du TNF-α et à celle de l'hormone thyroïdienne, et que cet effet n'est pas médié par une augmentation de radicaux libres. Il montre également que le TNF-α réprime la SODl par le biais d'AP-1 et non NF-kB, via la voie de transduction JNK. Nous montrons également que la SODl est un gène cible de la T3 et que cet effet, passe par le domaine de liaison à l'ADN (DBD). Enfin la SODl pourrait être une cible thérapeutique dans les situations inflammatoires associées à une augmentation du TNF-α ou de l'hormone thyroïdienne (T3).

  • Titre traduit

    Study of the regulation of superoxide dismutase 1 (SOD1) expression by tnf alpha and the thyroid hormone T3 in the human monocytic cell line U937


  • Résumé

    Oxidative stress is involved m the development of several diseases (cancer, cataract, speeded up ageing). It results from an unbalance between the antioxidant Systems of defense and production of free radicals. To face the situation the organism has antioxidizing enzymes like superoxide dismutase (SOD) and NAD (P) H. Numerous experiments allowed to determine the protective fonction of SODl gene against oxidative damages in various pathological conditions. It is well known that TNF-a leads to the production of RLO in ail cell types. On the other hand, oxidative stress is a factor of amplification of TNF-α synthesis and one of the mechanisms of action of this cytokine. Weak concentration of RLO acts as second messengers to induce transduction pathways activated by TNF-α. Few things are known on the manner how TNF-a and the thyroid hormone T3 regulate SODl gene transcription. That's why the purpose of this thesis was to study the effects of these two factors on the regulation of human SODl promoter in the human monocytic cell line U937, and to determine the cellular and molecular mechanisms implicated. We show, m the first part this work that, the treatment of the U937 cell line by TNF-a regulates negatively SOD1 transcription, and as this reduction of mRNA is associated with a fall of the protein. These effects are not linked to a production of RLO in our culture conditions. Furthermore, the synthesis of a new protein is not necessary for the inhibition of SOD1 gene transcription by TNF-α and suggests post translational modifications of the transcription factors involved in this regulation. The analysis of SOD1 promoter, allowed to show that Egr-1 is the key protein for the formation of the transcriptional complex necessary for the initiation of transcription, and that this complex I is involved in the basal activity of SOD1. Finally, AP-1 protein plays a negative role (co-repressor) in the regulation of transcription by interfering with the binding of activating factors. It would seem therefore that TNF-α would act at two levels, first of ail by increasing the binding of AP-1 protein (activation of the inhibitory pathway) and by diminishing that of Spl (inhibition of the activating pathway) to suppress SOD1 gene. Finally, the intracellular JNK signaling pathway located upstream of AP-1 is involved in the suppression of SOD1 promoter by TNF-α. In second part of this work, we show that TRpl, in dose dependant manner activates SOD1 promoter and that in the presence of T3 this effect is diminished. We located the T3 responsible element (TRE) between nucléotides-157 and -t-17 of SOD1 promoter. The DBD is essential to suppress the activity of SOD1 promoter in the presence of T3 but does not intervene in the activation of the promoter. Contrary to the classical skim schema of gene regulation, these results let think that TRpl, activates SOD1 promoter by linking preferentially co-repressor proteins. This work allowed to show in vitro, that SOD1 promoter is sensitive to the action of TNF-a and to that of thyroid hormone, and that this effect is not mediated by an increase of free radicals. It also shows that TNF-α suppresses SOD1 through AP-1 and not NF-kB, via JNK transduction pathway. We also show that SOD1 is a target gene of T3 and that this effect, involved the DNA binding domain (DBD). Finally SOD1 could be a therapeutic target in the inflammatory situations linked to an increase of TNF-α or thyroid hormone (T3).

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Informations

  • Détails : 1 vol. (146 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 181 réf.

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  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2009) 161
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