Characterisation of the target genes of the transcription factor Neurogenin3 and study of their function during the pancreatic development

Les cellules endocrines du pancréas incluent les cellules alpha et beta qui sécrètent le glucagon et l’insuline, deux hormones qui régulent la glycémie. Au cours de l’embryogenèse de la souris, c’est le facteur de transcription Neurogenin3 (Ngn3 ou Neurog3) qui spécifie la destinée endocrine des progéniteurs pancréatiques. En effet, en absence de Ngn3 les cellules endocrines ne se développent pas et les souris meurent de diabète. Afin d’identifier les programmes génétiques qui contrôlent la différentiation endocrine en aval de Ngn3, nous avons déterminé le transcriptome des cellules Ngn3‐positives, des mutants Ngn3, et identifié les gènes induits par une expression ectopique de Ngn3. Cette étude a généré une liste de gènes cibles potentiels de Ngn3 incluant le facteur de transcription Rfx6 qui a été étudié plus avant. Chez la souris, Rfx6 est initialement exprimé dans l’endoderme intestinal embryonnaire puis restreint aux cellules endocrines du pancréas en développement et adulte. Rfx6 dépend de Ngn3 et est donc spécifique du lignage endocrine où il agit en amont ou en parallèle de NeuroD, Pax4 et Arx, des régulateurs importants de la différenciation endocrine. L’étude de la perte de fonction chez le poisson zèbre (collaboration avec l’équipe de M. Voz, Université de Liège) a révélé que Rfx6 est requis pour la différenciation des cellules exprimant le glucagon, la ghrelin et la somatostatine, qui sont bloquées au stade de progéniteurs. En revanche le nombre de cellules exprimant l’insuline ne diminue que faiblement mais les cellules ne s’agrègent plus en îlots. En conclusion, ce travail a dévoilé Rfx6 comme un nouveau régulateur de la différenciation endocrine du pancréas.The endocrine (islet) cells of the pancreas include alpha and beta cells which secrete the hormones glucagon and insulin respectively, key regulators of glycaemia. During embryogenesis, the transcription factor Neurogenin3 (Ngn3 or Neurog3) controls endocrine fate specification in multipotent pancreatic progenitor cells in the mouse. In Neurog3 mutant mice, all pancreatic endocrine cells are lost and mice die from diabetes. Despite these findings, our knowledge of the endocrinogenic programs implemented by Ngn3 is still fragmentary. To gain further insight into the Ngn3‐dependent regulatory network we determined the transcriptome of purified Ngn3‐positive cells, of Ngn3 mutant pancreas and of the genes induced by an ectopic expression of Ngn3 in pancreas. Thus, we had generated a comprehensive list of potential new target genes of Ngn3. We studied one of this gene, the winged helix transcription factor Rfx6, in mouse and zebrafish. In the mouse, Rfx6 is initially found in the gut endoderm and then in post‐mitotic islet progenitor cells in the embryo and is maintained in hormone‐expressing islet cells. Rfx6 is dependent on Ngn3 and acts upstream of or in parallel with NeuroD, Pax4, and Arx transcription factors during islet cell differentiation. Loss of function studies in zebrafish (collaboration with the group of M. Voz, University of Liege) revealed that rfx6 is required for the differentiation of glucagon, ghrelin and somatostatin expressing cells which, are blocked at the progenitor stage. In contrast, beta cells, whose number is only slightly reduced, were no longer clustered in a compact islet. This study unveils Rfx6 as a novel regulator of islet cell development