Function of a transcriptional mediator complex subunit in cell competition and proliferation in drosophila

Le développement d'un organisme nécessite une régulation fine l'expression des gènes, afin qu'ils ne soient exprimés que dans les bonnes cellules et au bon moment. Une meilleure compréhension de cette régulation est capitale puisque leur dérégulation mène à de nombreuses maladies, notamment aux cancers. La régulation de l'expression des gènes a lieu en grande partie lors de leur transcription en ARN, qui implique de nombreux acteurs, dont le complexe Médiateur (MED). Ce complexe évolutivement conservé de 25 à 30 sous-unités permet de relier les facteurs de transcription spécifiques (FT) liés aux enhancers des gènes à la machinerie de transcription contenant l'ARN polymérase II (PolII). Ces dernières années, plusieurs sous-unités du MED ont été reliées au développement de tumeurs. C'est le cas de Med19 aussi appelée Lung Cancer Metastasis-Related protein 1 (LCMR1) chez l'Homme, qui est systématiquement surexprimée dans une majorité de cancers. La diminution de la croissance tumorale observée en perte de fonction pour Med19 fait de cette protéine une cible thérapeutique potentielle. Cependant, l'absence de mutations perte de fonction connues pour Med19 chez les mammifères, a jusqu'à présent empêché d'accéder à son mode d'action, et de déterminer si sa surexpression est une cause ou une conséquence de l'état tumoral des cellules. Le premier mutant métazoaire de Med19 a été isolé au laboratoire chez la Drosophile, organisme modèle offrant des outils génétiques puissants (Boube et al 2014). Ma thèse a été consacrée à l'étude fonctionnelle et structurale de cette sous-unité MED chez la Drosophile dans les processus de prolifération et de différentiation des tissus. Dans un contexte où il avait été montré que Med19 sert de cofacteur au Facteurs de transcription de la famille HOX, nous avons établi au cours de ma thèse que Med19 collabore également avec Med1 au cours de l'hématopoïèse et de la formation du thorax pour réguler l'activité des facteurs de transcription de la famille GATA (Immarigeon et al. 2019, Immarigeon et al. 2020) Des interactions directes entre Med19 et les facteurs GATA, indiquent un rôle de cofacteur spécifique pour Med19 qui permettrait ainsi le recrutement du MED et de la PolII au niveau de leurs gènes cibles. L'équipe a montré que Med19 est requise ou pas pour la viabilité cellulaire en fonction du contexte tissulaire suggérant un rôle de Med19 dans la compétition cellulaire. Ce processus naturel de communication cellulaire permet l'élimination des cellules malades par les cellules saines environnantes. L'analyse des cellules mutantes pour Med19 m'a permis de confirmer qu'elles sont éliminées par compétition cellulaire.Proper development of a living organism requires fine regulation of gene expression, in order to insure that genes are expressed in the appropriate cells and at the proper time point. Dysregulation of gene expression leads to many human diseases, notably cancer. Regulation of gene expression occurs in large part during transcription of genes into RNA. This process requires many proteins, including the Mediator Complex (MED). This evolutionarily-conserved 25-30 multi-subunit complex acts as a bridge between DNA-linked transcription factors (TFs) and the transcription machinery including RNA polymerase II (Pol II). During the past few years, many MED subunits have been linked to tumour development. For example, Med19, also known as Lung Cancer Metastasis-related Protein 1 (LCMR1) in human, is overexpressed in a majority of cancer types, correlating with poor prognosis. Reduced tumour growth was observed under Med19 depletion in xenografts, making Med19 a potential therapeutic target. However, the lack of Med19 loss-of-function mutants in mammals impedes further analysis of Med19 mode of action and determining whether Med19 overexpression is a cause or consequence of tumorigenesis. In the lab, we isolated the first metazoan mutant for Med19 in the Drosophila model, that offers a large genetic and molecular toolbox. My PhD project focused on the functional and molecular analysis of the Drosophila Med19 Mediator subunit during proliferation and differentiation processes. Our group has already shown that a Med19 cofactor plays a role with transcription factors of the HOX family. During my PhD, we found that during haematopoiesis and thorax formation, Med19 is required, in collaboration with the Med1 subunit, for the target gene expression of another TF family, the GATA-type TFs (Immarigeon et al. 2019, Immarigeon et al. 2020). Direct interactions between Med19 and GATA TFs indicate that Med19 plays a role as a specific cofactor, allowing MED and Pol II recruitment to GATA target genes. In the group, Med19 has been shown to be required for cell viability depending on the tissular context, suggesting a Med19 function in "cell competition". This natural process of cell-cell communication allows elimination and replacement of unfit cells by their neighbouring better-fit cells. My analysis of Med19 mutant cell behaviour confirms its involvement in cell competition processes. Indeed, Med19-/- loser cells die through apoptosis, express the competition marker Azot, and are rescued by blocking competition mechanisms. Our data also demonstrate a more general role for Med19 in proliferation, apoptosis and in the regulation of the Myc proto-oncogene