The importance of cellular context and of regulation of expression in modulating the functions of Otx2

Abstract

Cette thèse s’intéresse aux mécanismes permettant d’expliquer plusieurs des fonctions de l’homéogène Otx2 au cours du développement. Une première partie étudie l’importance de la régulation de son expression dans la régionalisation du système nerveux central. A la fin de la gastrulation la frontière d’expression postérieure d’Otx2 déterminera la position de l’organiseur isthmique responsable de l’induction du mésencéphale et du métencéphale. Un modèle murin a été mis au point dans lequel cette frontière est abolie au profit d’une présence uniforme du gène. A l’encontre du modèle actuel, l’isthme est alors correctement induit, et est de plus déplacé antérieurement, signe qu’un seuil net de concentration d’Otx2 est nécessaire à sa fonction régionalisante. Une seconde partie étudie l’importance du contexte cellulaire dans les modalités d’action d’Otx2 au niveau de la rétine adulte. Otx2 est exprimé dans les deux tissus qui composent cet organe, la neurorétine et le RPE. Une étude par ChIP-seq dans ces deux tissus a pu montrer que l’homéogène y occupait des sites de fixation très différents, suggérant des fonctions distinctes. L’écrasante majorité des sites occupés par Otx2 dans la neurorétine l’était également par son paralogue Crx, indice d’une redondance fonctionnelle. Une nouvelle lignée de souris a permis l’analyse des partenaires protéiques d’Otx2 dans la neurorétine, et pu démontrer qu’Otx2 ne formait pas d’interactions avec les autres facteurs de ce tissu, faisant en fait de Crx l’acteur principal de la famille Otx. Cette analyse a également dévoilé une série de partenaires jusque-là inconnus d’Otx2, potentiellement associée à de nouvelles fonctions de la protéine.The molecular mechanisms explaining several functions of the homeogene Otx2 during embryonic development are the focus of this work. In a first part the importance of the regulation of its expression in the regionalisation of the central nervous system is studied. At the end of gastrulation the posterior border of Otx2 expression will position the isthmic organizer responsible for the induction of the midbrain and hindbrain. A mouse model was developed where this border is replaced by an ubiquitous expression of the gene. Contrary to the predictions of the current model, the organizer then correctly arises, and is shifted anteriorly. A concentration threshold of Otx2 thus appears necessary to its regionalising function. In a second part the importance of the cellular context in Otx2 function in the adult retina is examined. Otx2 is expressed in both tissues of this organ, the neural retina and RPE. A ChIP-seq analysis performed on both tissues revealed that this homeogene occupies very different sets of binding sites, which suggests distinct functions of the transcription factor. Most Otx2-bound sites in the neural retina were also bound by its paralogue Crx, with which a functional redundancy may therefore exist. A new mouse line finally allowed the study of the complete Otx2 interactome in the neural retina; this analysis showed that Otx2 does not interact with other important transcription factors of this tissue, and that Crx may therefore be the main actor of the Otx family in neural retina function. It also led to the discovery of a series of previously unknown partners of Otx2, which could be associated to new functions of this homeogene