Evolution of the retinoic acid receptor

par Juliana Gutierrez Mazariegos

Thèse de doctorat en Sciences de la Vie

Sous la direction de Vincent Laudet.

Le président du jury était Michalis Averof.

Le jury était composé de Vincent Laudet, Michalis Averof, Hector Escriva, Laurent Sachs, Dino Moras, Michaël Schubert.

Les rapporteurs étaient Hector Escriva, Laurent Sachs.

  • Titre traduit

    Evolution du récepteur de l'acide rétinoïque


  • Résumé

    L’acide rétinoïque (AR) est un morphogène dérivé de la vitamine A qui contrôle des processus clés au niveau cellulaire et pendant le développement embryonnaire des chordés. Chez les vertébrés les principaux acteurs de la voie de signalisation de l’AR sont les récepteurs de l’acide rétinoïque (RAR) et les récepteurs des x rétinoïdes (RXR). L’évolution de RAR est encore très mal connue cependant, des données récentes indiquent qu’il est également présent chez des animaux non-chordés. Suggérant ainsi, que l’origine évolutive de RAR et de la voie de signalisation de l’AR est plus ancienne qu’initialement prévu. Durant ma thèse j’ai pu retracer l’histoire évolutive de ce récepteur depuis son origine chez Urbilateria jusqu'à sa diversification, suite aux duplications génomiques chez les vertébrés. En caractérisant les RARs d’un annélide, un mollusque et un oursin j’ai démontré que chez l’annélide et l’oursin RAR est activé par l’AR, contrairement au RAR de mollusque qui n’est pas fonctionnel avec l’AR. De plus, des études menées chez l’annélide ont montré que les gènes régulés par l’AR chez cette espèce sont différents de ceux régulés chez les vertébrés. Ces données permettent donc de s’interroger sur la fonction ancestrale probable que ce récepteur avait chez Urbilateria. Finalement, la caractérisation moléculaire des RAR de cyclostomes nous a permis d’étudier l’impact des duplications génomiques sur l’évolution de la poche de liaison au ligand. Ainsi, les résultats obtenus pendant ma thèse permettent de mieux comprendre les relations entre le récepteur et son ligand ainsi que de découvrir de nouveaux aspects sur la fonction de RAR en présence de ligands non-classiques.


  • Résumé

    Retinoic acid (RA) is a fat-soluble morphogen derived from vitamin A that controls key cellular and developmental processes in chordates. In vertebrates, the major actors of the RA signaling pathway are the retinoic acid receptors (RARs) and the retinoid X receptors (RXRs). The evolution of RAR is still poorly understood, however, recently RARs have been identified in the genome of non-chordate species, suggesting that RAR and the RA pathway might have a more ancient evolutionary origin than previously thought. The work presented in this manuscript allowed us to retrace the evolutionary history of RAR from its origin in Urbilateria to its diversification following whole genome duplication events in vertebrates. We describe the characterization of the RARs from an annelid, a mollusk and a sea urchin. We showed that the receptors from the annelid and the sea urchin are functional RARs, however, the receptor from the mollusk is not functional with RA. Studies carried out in the annelid revealed that the signaling pathways regulated by RA in this species are different to the ones it regulates in vertebrates. These observations raise questions about the function of RA and RAR on the embryonic development of non-chordate species and their possible function in Urbilateria. Finally, the molecular characterization of cyclostome RARs allowed us to characterize the impact of whole genome duplications on the evolution of the ligand-binding pocket. Altogether, these data will allow us to better understand the relationship between the receptor and its ligand and to reveal novel insights on the function of RAR in response to non-classical ligands.

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