Etude du rôle du gène ovo-svb dans le maintien et la différentiation des cellules souches intestinales chez la drosophile

Study of the role of the gene ovo/svb in the maintenance and the differentiation of intestinal stem cells in Drosophila

• Auteur / Autrice : Sandy Al Hayek
• Direction : François Payre, Dani Osman
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique moléculaire
• Date : Soutenance le 25/10/2019
• Etablissement(s) : Toulouse 3 en cotutelle avec École doctorale des Sciences et de Technologie (Beyrouth)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Biologie du Développement (Toulouse ; 1995-2020)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Intestins

Cellules souches

Mots clés libres

Cellules souches intestinales

Homéostasie

Prolifération

Différentiation

Intestin moyen

Intestinal stem cells

Homeostasis

Proliferation

Differentiation

Midgut

Résumé

L'intestin adulte est un organe très dynamique chargé des fonctions vitales. Bien que les cellules qui composent l'intestin soient quotidiennement perdues, l'homéostasie intestinale est maintenue tout au long de l'âge adulte grâce aux propriétés d'auto-renouvèlement et de différenciation des cellules souches intestinales (CSI). Dans ce travail nous montrons que le facteur de transcription OvoL/Shavenbaby (Svb) est nécessaire pour l'homéostasie intestinale des mouches adultes. Des travaux récents ont montré que Svb est d'abord traduit en tant qu'une longue protéine qui agit comme facteur répresseur de transcription (Svb-REP), puis post-traductionnellement transformé en facteur de transcription activateur plus court (Svb-ACT) en réponse aux petits peptides appelés Polished rice (Pri). Nous constatons que Svb est spécifiquement exprimé et transformé en isoforme activatrice dans les progéniteures intestinales adultes, c'est-à-dire les cellules souches intestinales et les entéroblastes (ISC/EB). Svb-ACT est nécessaire pour protéger les cellules souches de l'apoptose et suffisant pour favoriser leur prolifération. En effet, les tests d'épistasie génétiques révèlent que l'expression de Svb dans les CSI est activée par deux voies mitotiques principales, EGFR et Wnt. Nous avons identifié une région régulatrice de svb qui active son expression dans les CSI et les EB et démontré que son activité repose sur la liaison directe des effecteurs nucléaires des voies EGFR et Wnt. En outre, nous avons délimité un second enhancer de svb nécessaire pour l'induction de son expression dans les cellules différenciées absorbantes, les entérocytes (ECs). D'une manière intéressante on a constaté que c'est l'isoforme Svb-REP qui est exprimée et requise au sein des EC. Svb-REP induit la différenciation de l'EB en EC et est nécessaire pour maintenir la survie et la différenciation adéquate des ECs. Enfin, nous montrons que Svb-ACT est nécessaire à la croissance des tumeurs dérivées de la prolifération excessive des CSI et que Svb-REP est suffisant pour bloquer le comportement tumoral et conduire à la différenciation des CSI en EC. L'ensemble de nos données sur les mouches démontrent donc que l'expression contrôlée et la maturation du facteur de transcription OvoL/Svb jouent un rôle clé dans l'équilibre entre le maintien/prolifération des cellules souches et la différenciation des entérocytes dans l'intestin adulte.

The adult gut is a highly dynamic organ in charge of vital functions. Although cells that make up the gut are daily lost, intestinal homeostasis is maintained throughout adulthood due to self-renewal and differentiation properties of intestinal stem cells (ISCs). Here we show that the OvoL/Shavenbaby (Svb) transcription factor is required for adult gut homeostasis in flies. Recent work has shown that Svb is translated as a large sized repressor (Svb-REP), and then post-translationally processed in a shorter activator (Svb-ACT) in response to small peptides called Polished rice (Pri). We find that Svb is specifically expressed and processed into the activator isoform in adult gut progenitors, i.e. intestinal stem cells and enteroblats (ISC/EB). Svb-ACT is required to protect stem cells from apoptosis, and sufficient to promote their proliferation. Indeed, genetic assays reveal that Svb expression in ISCs is activated by two main mitogenic pathways, EGFR and Wnt. We identified an enhancer driving svb expression in gut progenitors and demonstrate that its activity relies on the direct binding of nuclear effectors of the EGFR and Wnt pathways. In addition, we delineated a second svb enhancer driving expression in differentiated enterocytes (ECs). Strikingly, we find that this is the Svb-REP isoform that is expressed and required within ECs. Svb-REP induces the differentiation of EB to EC and is required to maintain proper differentiation and survival of ECs. Finally, we show that Svb-ACT is required for the growth of ISC-derived tumors and that Svb-REP is sufficient to override deregulated signaling pathways, blocking tumorous behavior and leading to enterocyte differentiation. Taken together, our data in flies therefore demonstrate that controlled expression and maturation of the OvoL/Svb transcription factor plays a key role in the balance between stem cell maintenance/proliferation and enterocyte differentiation in the adult gut.