USF et HNF4, deux acteurs de la régulation transcriptionnelle par le glucose et l'AMPc du gène de la pyruvate kinase hépatique

par Laurence Gourdon

Thèse de doctorat en Biochimie et biologie moléculaire, endocrinologie et interactions cellulaires

Sous la direction de Axel Kahn.

Soutenue en 1999

à Paris 11 .

Le président du jury était Michel Jacquet.

Le jury était composé de Michel Jacquet, Robert Barouki, Philippe Cardot, Claude Forest, Daniel Ricquier.

Les rapporteurs étaient Robert Barouki, Philippe Cardot.

mots clés

• Usf
• Hnf4
• Cytologie
• Pyruvate kinase
• Transcription génétique
• Foie -- Fonction glycogénique
• AMP cyclique
• Hépatocytes

Résumé

Les nutriments, et particulièrement le glucose, sont des modulateurs importants de 1'expression des gènes chez tous les organismes vivants. Chez les vertébrés il a été montré que le glucose peut contrôler la transcription de nombreux gènes codant pour des enzymes du métabolisme du foie, impliquées dans la glycolyse ou la lipogenèse. Cependant, peu de choses sont encore connues sur les mécanismes moléculaires exacts responsables de cette réponse transcriptionnelle au glucose et sur la nature des complexes transcriptionnels impliqués. Le modèle étudié dans notre laboratoire est celui de la pyruvate kinase de type L (PK-L). Le gène de la PK-L code pour une enzyme clé de la glycolyse. Son expression est transcriptionnellement activée par le glucose mais aussi inhibée par le glucagon via l'AMPc. L'élément de réponse au glucose identifié dans le promoteur du gène de la PK-Lest appelé GIRE ou élément L4, et est capable de fixer le facteur de transcription bHLH-LZ USF. Dans le contexte naturel du promoteur, le GlRE fonctionne en étroite collaboration avec l'élément contigu L3, qui lie avant tout le facteur auxiliaire HNF4, pour assurer une réponse complète au glucose et à l'AMPc. Au cours de ce travail nous nous sommes intéressés aux facteurs USF et HNF4 dans la régulation nutritionnelle et hormonale du gène de la PK-L. Dans un premier temps, afin de pouvoir mieux comprendre les mécanismes d'action du facteur USF dans cette régulation, nous avons réalisé une étude structure-fonction de la forme USF2 et nous avons ainsi montré que ce facteur présente une structure modulaire, avec un domaine inhibiteur, deux domaines activateurs séparés par un domaine modulateur, et un hexapeptide très original, dénommé peptide auxiliaire d'activation, qui est indispensable à l'expression du potentiel transactivateur des deux domaines activateurs. Puis une étude comparative de USF avec différents facteurs bHLH-LZ, vis à vis de leur potentiel activateur via le GlRE et de leur effet sur la réponse au glucose, nous a permis de mettre en évidence le rôle spécifique de USF dans la régulation du gène de la PK-L. En effet, bien qu'étant un faible transactivateur, USF s'est révélé particulièrement actif vis à vis du GlRE et sa surexpression interfère avec la réponse au glucose. Ensuite, nous nous sommes plus particulièrement intéressés à la régulation transcriptionnelle négative du gène de la PK-L par l'AMPc. Nous avons ainsi caractérisé deux éléments de réponse négatifs à l'AMPc dans le promoteur de ce gène, L4 et L3, et mis en évidence l'implication de HNF4, et peut être de son cofacteur CBP, dans la réponse à l'AMPc de l'élément L3. En conclusion, ces travaux soulignent l'importance des facteurs USF et HNF4 dans le contrôle transcriptionnel du gène de la PK-L par le glucose et l'AMPc.

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