TRAVAUX PRIMES

GENETIQUE ET BIOLOGIE MOLECULAIRE

"Etude des mécanismes moléculaires modulant la transcription d'un gène majeur du métabolisme glucidique"

Dan-Qing LOU (INSERM U129 - Paris)
Prix de Projet de Recherche Alimentation et Santé 1998

Le glucose est la source énergétique principale des cellules. Il contrôle l'expression de nombreux gènes de la glycolyse et de la lipogenèse. Cependant, les mécanismes moléculaires de cette régulation sont encore mal connus.
L'objectif de Dan-Qing Lou est de caractériser les cibles du signal émis par le glucose au niveau de la machinerie transcriptionnelle. Ce projet s'inscrit dans la continuité des travaux entrepris par l'équipe d'Axel Kahn, portant sur une enzyme de la glycolyse : la pyruvate kinase hépatique (PK-L). Chez l'animal, l'expression du gène de la PK-L est stimulée lors d'un régime hyperglucidique et réprimée lors du jeûne ou dans les états de diabète. Les expériences in vivo et in vitro ont permis de localiser la région cible d'ADN impliquée dans l'activation transcriptionnelle du gène de la PK-L. Cette région est composée de 4 sites de fixation de facteurs de transcription. L'un de ces sites, nommé GlRE, représente l'élément de réponse au glucose. Le complexe de transcription qui s'assemble sur le GlRE se compose de plusieurs facteurs de transcription dont certains sont déjà identifiés, comme les protéines USF qui sont des molécules activatrices. Néanmoins, plusieurs travaux du laboratoire ont montré que les molécules USF à elles seules ne peuvent pas assurer la spécificité de réponse au glucose.
Les travaux de Dan-Qing Lou portent sur la caractérisation d'un nouveau partenaire protéique se fixant au GlRE : le facteur de transcription COUP-TFII qui appartient à la super-famille des récepteurs nucléaires orphelins, mis en évidence par une approche génétique chez la levure.
Des expériences d'empreinte à la DNAse I ont révélé au moins deux sites de fixation pour COUP-TFII dans le GlRE. L'utilisation d'extraits nucléaires de foie de rat a permis de montrer qu'il existe deux complexes contenant COUP-TFII. Aucune variation d'affinité de liaison de COUP-TFII pour le GlRE, ni de la quantité de COUP-TFII n'est observée quelque soit le régime alimentaire des rats. Du point de vue fonctionnel, la surexpression de COUP-TFII dans des hépatocytes en culture primaire inhibe l'activité transcriptionnelle du gène PK-L en réponse au glucose. De plus, un mutant du GlRE qui lie avec une très faible affinité COUP-TFII, montre une nette diminution de la réponse au glucose dans les hépatocytes. La réponse au glucose relayée par le GlRE pourrait donc impliquer une interaction complexe entre le transactivateur USF et le répresseur COUP-TFII.
Dan-Qing Lou étudiera les mécanismes moléculaires impliquant COUP-TFII dans le contrôle de l'expression du gènes de la PK-L et étendra cette étude à d'autres gènes de la glycolyse et de la lipogenèse. Ces travaux ouvrent des perspectives d'un intérêt majeur pour mieux comprendre certaines perturbations de la transduction des signaux intracellulaires en réponse à l'entrée du glucose dans la cellule qui sont observées dans des situations pathologiques comme le diabète et l'obésité.