La régulation du facteur induit par l'hypoxie, HIF-1

Le facteur induit par l’hypoxie 1 (Hypoxia-inducible factor-1, HIF-1) est un facteur de transcription clé dans la réponse cellulaire au stress hypoxique. Entre autres, HIF-1 permet le maintien de l’homéostasie de l’oxygène en situations hypoxiques par l’activation de plusieurs gènes impliqués dans divers processus cellulaires et physiologiques. Outre son rôle physiologique important, HIF-1 est également impliqué dans la pathogenèse de nombreuses maladies. Ce facteur est un complexe constitué de deux sous unités, α et β. Contrairement à HIF-1β qui est constitutive, HIF-1α est hautement sensible à l’oxygène. En condition normale d’oxygène, la sous-unité HIF-1α est dégradée par le protéasome à la suite de son hydroxylation. Cependant, en hypoxie, l’hydroxylation et la dégradation de HIF-1α sont inhibées, ce qui se traduit par une stabilisation de HIF-1α et une activation du complexe transcriptionnel HIF-1. Divers autres mécanismes permettent également un contrôle précis de l’activité de HIF-1 afin d’assurer une réponse adaptative adéquate à l’hypoxie. Les travaux présentés dans cette thèse visent à élucider des nouveaux mécanismes de régulation de la sous-unité HIF-1α. Dans un premier temps, nous démontrons la contribution de la prolyl isomérase Pin1 dans la régulation post-traductionnelle de HIF- 1α. Nos travaux indiquent que l’isomérisation de HIF-1α par Pin1 joue un rôle clé dans la régulation de l’activité du complexe HIF-1 et permet une régulation différentielle de ses gènes cibles. Dans un deuxième temps, nous montrons un rôle crucial de Pin1 dans la régulation transcriptionnelle de HIF-1α. Plus précisément, nous montrons l’implication de Pin1 dans la régulation de l’activité de régulateurs positifs de l’expression de HIF-1α, les facteurs de transcription Sp1 et Sp3, ainsi que l’impact de cette régulation sur l’activation du promoteur du gène HIF-1A. Finalement, nous présentons le composé PD184161, un inhibiteur de la voie p42/p44 MAPK, comme un puissant inhibiteur sélectif de la sous-unité HIF-1α. En ce sens, PD184161 permet de bloquer spécifiquement l’accumulation de la protéine HIF-1α induite par des activateurs non-hypoxiques via un mécanisme dépendant de la stabilité mais indépendant de la voie p42/p44 MAPK. Bref, la détermination des nouveaux mécanismes moléculaires modulant l’activité du facteur HIF-1 dans diverses conditions permet une meilleure compréhension des modes de régulation des voies de signalisation hypoxique induites par HIF-1 dans des conditions physiologiques ou pathologiques et aura, par conséquent, un impact majeur sur le développement des stratégies thérapeutiques efficaces.Hypoxia-inducible factor (HIF-1) is a key transcription factor for the cellular response to hypoxic stress. HIF-1 allows the maintenance of oxygen homeostasis under hypoxic situations by activating several genes involved in various cellular and physiological processes. In addition to its important physiological role, HIF-1 is also implicated in the pathogenesis of many diseases. This factor is a complex composed of two subunits, α and β. In contrast to HIF-1β which is constitutive, HIF-1α is highly sensitive to oxygen. Under normal oxygen conditions, the HIF-1α is degraded by the proteasome following its hydroxylation. In contrast, and under hypoxia, hydroxylation and degradation of HIF-1α are impeded, resulting in HIF-1α stabilization and activation of the HIF-1 transcriptional complex. To ensure an adequate adaptive response, different molecular mechanisms play important regulatory roles for the precise control of HIF-1 activity. The work presented in this thesis aims to elucidate new mechanisms implicated in the regulation of the HIF-1α subunit. We begin by demonstrating the contribution of the prolyl isomerase Pin1 in the post-translational regulation of HIF-1α. Our results indicate that HIF-1α isomerization by Pin1 plays a central role in the regulation of HIF-1 complex activity and leads to a differential regulation of its target genes. Then, we show the pivotal role played by Pin1 in the transcriptional regulation of HIF-1α. More precisely, we provide a comprehensive investigation of the involvement of Pin1 in regulating the activity of positive regulators of HIF-1α expression, the transcription factors Sp1 and Sp3, and the impact of this regulation on HIF-1A gene promoter activation. Finally, we present the compound PD184161, a p42/p44 MAPK pathway inhibitor, as a potent selective inhibitor of the HIF-1α subunit. Indeed, PD184161 specifically blocks HIF-1α protein accumulation induced by nonhypoxic activators through a mechanism dependent on HIF-1α stability but independent of p42/p44 MAPK pathway activation. In summary, the determination of novel molecular mechanisms modulating the HIF-1 transcription factor activity under various conditions leads to a better understanding of hypoxic signaling pathways induced by HIF-1 under both physiological, or pathological, conditions. Therefore, these studies may have an important impact on the development of effective therapeutic strategies in this field