Approche génomique pour l’étude de la polydactylie dépendante de Hoxa11

Abstract

Le développement du membre nécessite les fonctions des complexes HoxA et HoxD. Les domaines d’expression des gènes Hoxa11 et Hoxa13 sont mutuellement exclusifs, avec l’expression de Hoxa11 restreinte à la partie proximale et de Hoxa13 restreinte à la partie distale. Il a été préalablement démontré que l’expression ectopique de Hoxa11 au niveau de l’autopode induit le développement d’un membre polydactyle, tandis que nous avons démontré que la combinaison de la mutation perte-de-fonction Gli3 (lignée Xt/Xt) avec cette mutation gain-de-fonction Hoxa11 (lignée Prx1Cre; Rosa26Hoxa11/Hoxa11) induit le développement d’un membre oligodactyle, avec la formation de moins de 5 doigts. L’objectif de ce projet était de caractériser l’effet de l’expression ectopique du facteur de transcription HOXA11 dans la modulation du nombre de doigts. Nous avons ainsi démontré par hybridation in situ que les mutants homozygotes Xt/Xt; Prx1Cre; Rosa26Hoxa11/Hoxa11 présente une diminution, voir une perte de l’expression du gène Grem1 dans ces bourgeons de membre, ce qui conduirait à une altération de la boucle de rétrocontrôle SHH – GREM1 – FGFs. De plus, nous avons utilisé des approches génomiques d’immunoprécipitation de la chromatine suivi d’un séquençage à haut débit (ChIP-Seq) pour le facteur HOXA11 et la marque de modification épigénétique des histones, H3K27Ac, afin de caractériser l’effet de HOXA11 distal dans ces bourgeons de membre. L’ensemble des données nous a permis de mettre en évidence que HOXA11 participe à la régulation de l’expression de Grem1, mais aussi de certains gènes propres à la partie antérieure de l’autopode tel que Alx4, Irx3/5 et Hand1.

Limb development requires HoxA and HoxD complexes genes, the expression domain of Hoxa11 and Hoxa13 are mutually exclusive, with Hoxa11 being restricted to the proximal part of the limb bud, and Hoxa13 being restricted to the distal part. It has been shown that ectopic expression of Hoxa11 in the autopod domain induces a limb with polydactyly, but we have found that the combined Gli3 loss-of-function (Xt/Xt) with Hoxa11 gain-of-function (Prx1Cre; Rosa26Hoxa11/Hoxa11) induces the development of an oligodactyl limb, with less than 5 digits formed. The aim of this project was to characterize the effect of the ectopic expression of HOXA11 transcription factor in the modulation of the digit number. We show by in situ hybridization that Grem1 expression in the limb bud with ectopic Hoxa11 and inactivated Gli3 is reduced or lost, which leads to an alteration of the SHH – GREM1 – FGFs positive feedback loop. In addition, we have used genomic approaches (ChIP-Seq) for the HOXA11 transcription factor and the epigenetic mark H3K27Ac to characterize the effects of distal expression of Hoxa11 genome-wide. We provide evidence that HOXA11 contributes to the regulation of Grem1 expression, but also to the regulation of other anterior genes like Alx4, Irx3/5 and Hand1.