Les isoformes P1 et P2 du récepteur nucléaire HNF4α ont des fonctions différentes dans le cancer colorectal

Le récepteur nucléaire HNF4α est un facteur de transcription qui contrôle l’expression des gènes au niveau de l’épithélium de l’intestin et du côlon. Récemment associé au cancer colorectal, HNF4α pourrait réguler des processus importants pour la survie des cellules cancéreuses. Son rôle dans le cancer colorectal est toutefois controversé, ce qui compromet son utilisation en tant que cible thérapeutique. Par contre, les fonctions de HNF4α au côlon sont accomplies par deux différentes classes d’isoformes (P1 et P2) qui ont été très peu caractérisées jusqu’à présent. Pour clarifier le rôle de HNF4α, nous avons donc évalué les fonctions spécifiques de ses isoformes P1 et P2 dans le cancer colorectal. Nous avons observé que l’expression des isoformes P1 de HNF4α est localisée dans la région supérieure différenciée des cryptes du côlon alors que celle des isoformes P2 dans la région inférieure proliférative. Au cours du cancer colorectal, l’expression des isoformes P1 est inhibée au niveau de leur ARNm par l’activation de la β-caténine alors que l’expression des isoformes P2 est maintenue. Pour vérifier si ces isoformes ont des fonctions spécifiques dans le cancer colorectal, nous avons déterminé par ChIP-seq et RNA-seq leur gènes cibles spécifiques chez les Caco2/15. Les résultats suggèrent que les isoformes de HNF4α régulent des réseaux de gènes distincts permettant aux isoformes P1 d’influencer le métabolisme énergétique et aux isoformes P2 les mécanismes moléculaires associés au développement du cancer colorectal. De plus, plusieurs des partenaires protéiques des isoformes P2 identifiés par GFP-Trap et BioID chez les cellules cancéreuses sont associés aux mécanismes de réparation des dommages à l’ADN suggérant un nouveau rôle pour HNF4α. Notre étude suggère donc que les isoformes P1 et P2 de HNF4α régulent des réseaux de gènes différents dans le cancer colorectal. L’inhibition des isoformes P1 par la β-caténine pourrait permettre d’adapter le métabolisme aux besoins des cellules cancéreuses alors que le maintien de l’expression des isoformes P2, favoriser l’activité des voies oncogéniques et contribuer à la réponse aux dommages à l’ADN

Loss of Hepatocyte-Nuclear-Factor-4α Affects Colonic Ion Transport and Causes Chronic Inflammation Resembling Inflammatory Bowel Disease in Mice

BACKGROUND: Hnf4alpha, an epithelial specific transcriptional regulator, is decreased in inflammatory bowel disease and protects against chemically-induced colitis in mice. However, the precise role of this factor in maintaining normal inflammatory homeostasis of the intestine remains unclear. The aim of this study was to evaluate the sole role of epithelial Hnf4alpha in the maintenance of gut inflammatory homeostasis in mice. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: We show here that specific epithelial deletion of Hnf4alpha in mice causes spontaneous chronic intestinal inflammation leading to focal areas of crypt dropout, increased cytokines and chemokines secretion, immune cell infiltrates and crypt hyperplasia. A gene profiling analysis in diseased Hnf4alpha null colon confirms profound genetic changes in cell death and proliferative behaviour related to cancer. Among the genes involved in the immune protection through epithelial barrier function, we identify the ion transporter claudin-15 to be down-modulated early in the colon of Hnf4alpha mutants. This coincides with a significant decrease of mucosal ion transport but not of barrier permeability in young animals prior to the manifestation of the disease. We confirm that claudin-15 is a direct Hnf4alpha gene target in the intestinal epithelial context and is down-modulated in mouse experimental colitis and inflammatory bowel disease. CONCLUSION: Our results highlight the critical role of Hnf4alpha to maintain intestinal inflammatory homeostasis during mouse adult life and uncover a novel function for Hnf4alpha in the regulation of claudin-15 expression. This establishes Hnf4alpha as a mediator of ion epithelial transport, an important process for the maintenance of gut inflammatory homeostasis

Les isoformes P1 et P2 du récepteur nucléaire HNF4α ont des fonctions différentes dans le cancer colorectal

Le récepteur nucléaire HNF4α est un facteur de transcription qui contrôle l’expression des gènes au niveau de l’épithélium de l’intestin et du côlon. Récemment associé au cancer colorectal, HNF4α pourrait réguler des processus importants pour la survie des cellules cancéreuses. Son rôle dans le cancer colorectal est toutefois controversé, ce qui compromet son utilisation en tant que cible thérapeutique. Par contre, les fonctions de HNF4α au côlon sont accomplies par deux différentes classes d’isoformes (P1 et P2) qui ont été très peu caractérisées jusqu’à présent. Pour clarifier le rôle de HNF4α, nous avons donc évalué les fonctions spécifiques de ses isoformes P1 et P2 dans le cancer colorectal. Nous avons observé que l’expression des isoformes P1 de HNF4α est localisée dans la région supérieure différenciée des cryptes du côlon alors que celle des isoformes P2 dans la région inférieure proliférative. Au cours du cancer colorectal, l’expression des isoformes P1 est inhibée au niveau de leur ARNm par l’activation de la β-caténine alors que l’expression des isoformes P2 est maintenue. Pour vérifier si ces isoformes ont des fonctions spécifiques dans le cancer colorectal, nous avons déterminé par ChIP-seq et RNA-seq leur gènes cibles spécifiques chez les Caco2/15. Les résultats suggèrent que les isoformes de HNF4α régulent des réseaux de gènes distincts permettant aux isoformes P1 d’influencer le métabolisme énergétique et aux isoformes P2 les mécanismes moléculaires associés au développement du cancer colorectal. De plus, plusieurs des partenaires protéiques des isoformes P2 identifiés par GFP-Trap et BioID chez les cellules cancéreuses sont associés aux mécanismes de réparation des dommages à l’ADN suggérant un nouveau rôle pour HNF4α. Notre étude suggère donc que les isoformes P1 et P2 de HNF4α régulent des réseaux de gènes différents dans le cancer colorectal. L’inhibition des isoformes P1 par la β-caténine pourrait permettre d’adapter le métabolisme aux besoins des cellules cancéreuses alors que le maintien de l’expression des isoformes P2, favoriser l’activité des voies oncogéniques et contribuer à la réponse aux dommages à l’ADN

Rôle du facteur de transcription Hnf4[alpha] dans le maintien de l'épithélium intestinal

Le facteur de transcription Hnf4[alpha] est un récepteur nucléaire exprimé dans les tissus d'origine endodermique. Son expression est essentielle au développement embryonnaire, à la différenciation hépatique et au métabolisme des lipides au foie chez la souris. Une haploinsuffisance de ce gène chez l'homme cause le développement précoce du diabète de type 2 (MODY) suite à un défaut dans la sécrétion de l'insuline.Le facteur Hnf4[alpha] est également impliqué dans le développement intestinal chez la drosophile ainsi que dans le développement du côlon chez la souris. Cependant, son rôle exact dans l'épithélium de l'intestin grêle n'est pas connu. Nous avons donc voulu déterminer si Hnf4[alpha] était impliqué dans la différenciation et le maintien de l'épithélium de l'intestin grêle. Nous avons d'abord surexprimé le facteur Hnf4[alpha] dans les lignées cellulaires NIH-3T3 (fibroblastes) et MIA PaCa-2 (carcinomes pancréatiques) à l'aide d'un rétrovirus afin d'évaluer sa capacité à activer des gènes intestinaux. Hnf4[alpha] permet l'activation des gènes Apoa4 et Vil1 dans les deux lignées cellulaires. Il peut également collaborer avec les facteurs de transcription Cdx2 et GATA-4 pour activer le gène intestin-spécifique Fabp2 dans les NIH-3T3 et induire en coculture l'apparition d'une morphologie rappelant celle de l'épithélium intestinal. Nous avons ensuite réalisé l'invalidation conditionnelle de Hnf4[alpha] au niveau de l'épithélium intestinal de la souris après le développement de l'intestin. Les souris invalidées possèdent une muqueuse intestinale normale avec un épithélium bien différencié. L'analyse des gènes par micro-puces à ADN démontre qu'aucun gène de différenciation n'est modulé par la perte de Hnf4[alpha], mais que les voies du métabolisme des lipides, de l'oxydoréduction et de la réponse immunitaire sont affectées. Les souris invalidées présentent une augmentation de leur niveau de MDA, suggérant une hausse du stress oxydatif dans l'épithélium intestinal. Leurs cellules épithéliales intestinales présentent aussi un enrichissement en PUFA et en acide linoléique qui concorde avec l'augmentation du stress oxydatif Notre étude permet de conclure que le rôle du facteur Hnf4[alpha] peut varier selon les stades du développement. Il possède la capacité d'activer des gènes associés à l'épithélium intestinal chez des lignées cellulaires non-intestinales, mais il ne semble pas jouer de rôles dans la différenciation épithéliale intestinale après la morphogénèse. Hnf4[alpha] est plutôt associé au maintien du métabolisme des lipides et de la défense contre le stress oxydatif chez l'épithélium intestinal adulte. En soumettant les souris invalidées à des diètes riches en gras ou riches en substances oxydantes, il sera possible de mieux évaluer l'impact physiologique de l'invalidation de Hnf4[alpha]

Rôle du facteur de transcription Hnf4[alpha] dans le maintien de l'épithélium intestinal

Le facteur de transcription Hnf4[alpha] est un récepteur nucléaire exprimé dans les tissus d'origine endodermique. Son expression est essentielle au développement embryonnaire, à la différenciation hépatique et au métabolisme des lipides au foie chez la souris. Une haploinsuffisance de ce gène chez l'homme cause le développement précoce du diabète de type 2 (MODY) suite à un défaut dans la sécrétion de l'insuline.Le facteur Hnf4[alpha] est également impliqué dans le développement intestinal chez la drosophile ainsi que dans le développement du côlon chez la souris. Cependant, son rôle exact dans l'épithélium de l'intestin grêle n'est pas connu. Nous avons donc voulu déterminer si Hnf4[alpha] était impliqué dans la différenciation et le maintien de l'épithélium de l'intestin grêle. Nous avons d'abord surexprimé le facteur Hnf4[alpha] dans les lignées cellulaires NIH-3T3 (fibroblastes) et MIA PaCa-2 (carcinomes pancréatiques) à l'aide d'un rétrovirus afin d'évaluer sa capacité à activer des gènes intestinaux. Hnf4[alpha] permet l'activation des gènes Apoa4 et Vil1 dans les deux lignées cellulaires. Il peut également collaborer avec les facteurs de transcription Cdx2 et GATA-4 pour activer le gène intestin-spécifique Fabp2 dans les NIH-3T3 et induire en coculture l'apparition d'une morphologie rappelant celle de l'épithélium intestinal. Nous avons ensuite réalisé l'invalidation conditionnelle de Hnf4[alpha] au niveau de l'épithélium intestinal de la souris après le développement de l'intestin. Les souris invalidées possèdent une muqueuse intestinale normale avec un épithélium bien différencié. L'analyse des gènes par micro-puces à ADN démontre qu'aucun gène de différenciation n'est modulé par la perte de Hnf4[alpha], mais que les voies du métabolisme des lipides, de l'oxydoréduction et de la réponse immunitaire sont affectées. Les souris invalidées présentent une augmentation de leur niveau de MDA, suggérant une hausse du stress oxydatif dans l'épithélium intestinal. Leurs cellules épithéliales intestinales présentent aussi un enrichissement en PUFA et en acide linoléique qui concorde avec l'augmentation du stress oxydatif Notre étude permet de conclure que le rôle du facteur Hnf4[alpha] peut varier selon les stades du développement. Il possède la capacité d'activer des gènes associés à l'épithélium intestinal chez des lignées cellulaires non-intestinales, mais il ne semble pas jouer de rôles dans la différenciation épithéliale intestinale après la morphogénèse. Hnf4[alpha] est plutôt associé au maintien du métabolisme des lipides et de la défense contre le stress oxydatif chez l'épithélium intestinal adulte. En soumettant les souris invalidées à des diètes riches en gras ou riches en substances oxydantes, il sera possible de mieux évaluer l'impact physiologique de l'invalidation de Hnf4[alpha]