New insights on the expression, the regulation and the biological functions of STAT1 in bovine endometrium during the early pregnancy
Contribution à la caractérisation de l'expression, de la régulation et des rôles biologiques de STAT1 dans l'endomètre bovin au cours de la gestation précoce
Résumé
During the early stage of the pregnancy, the regulation of the endometrial physiology is crucial to the right establishment of the implantation. In mammals, a transcription factor family is highly involved in the regulation of endometrial physiology, the STAT family. In cattle, high-throughput analyses light up the regulation of endometrial STAT1 expression during the pre-implantation period. Thus, the aim of this work is to bring new insights about endometrial STAT1 expression and regulation but also on its biological functions during the early pregnancy in cattle. Using physiological and experimental models, the impact of progesterone, IFNT (major signal of the maternal recognition of pregnancy in ruminants) and pregnancy on the expression and the regulation of STAT1 transcript and protein (including its phosphorylation status) have been analyzed in the bovine endometrium and endometrial cells. Thus, STAT1 (transcript, protein and phosphorylation) is up-regulated by the presence of the conceptus and by IFNT but independent of progesterone level at implantation in cattle. To better understand endometrial STAT1 functions, the identification of STAT1 target genes has been initiated: first, on a candidate genes family, SOCS genes, and secondly, with an explorative approach. The proteins SOCS are known to be negative regulator of cytokine signalling pathway. Using physiological and experimental models previously quoted, the eight members of SOCS genes expression and regulation were analyzed during the early pregnancy in cattle. Chromatin immunoprecipitation protocol applied on stromal cells show the recruitment of STAT1 on SOCS promoters by a rapid treatment of IFNT. Moreover, the exhaustive identification of STAT1 target gene has been initiated, using a chromatin immunoprecipitation followed by high-throughput sequencing on bovine endometrium samples. Collectively, this data suggests the involvement of STAT1 in IFNT signalling pathway but also in the regulation of maternal immune system and the apposition/adhesion process, all that being crucial for the implantation in cattle.
Au cours de la gestation précoce, la régulation de la physiologie endométriale est cruciale au bon déroulement de l’implantation. Chez les mammifères, une famille de facteurs de transcription est fortement impliquée dans la régulation de la physiologie endométriale, les facteurs STAT. Chez la vache, des analyses haut-débit ont révélé que l’expression endométriale de STAT1 est régulée au cours de la période préimplantatoire. Le but de cette thèse est donc d’apporter de nouvelles données sur l’expression et la régulation endométriales de STAT1 mais également sur ses fonctions biologiques au cours de la gestation précoce chez la vache. Grâce à différents modèles physiologiques et expérimentaux, l’impact de la progestérone, de l’IFNT (signal majeur de reconnaissance maternelle de la gestation chez les ruminants) et de la gestation sur l’expression et la régulation de STAT1 (y compris sa phosphorylation) a été analysé dans l’endomètre bovin et sur des cultures primaires de cellules endométriales. Ainsi, l’expression de STAT1 (transcrit et protéine) ainsi que sa phosphorylation sont augmentés en présence du conceptus et de l’IFNT, indépendamment du taux circulant de progestérone à l’implantation chez la vache. Pour avoir une meilleure connaissance des rôles de STAT1, l’identification de ses gènes cibles a été entreprise : d’abord avec une approche gènes candidats (avec la famille des gènes SOCS), puis par une approche exploratoire. Les facteurs SOCS sont connus pour être des régulateurs négatifs de la voie de signalisation des cytokines. L’utilisation des différents modèles physiologiques et expérimentaux évoqués plus haut a permis l’analyse de l’expression et de la régulation des huit membres de la famille des gènes SOCS au cours de la gestation précoce chez la vache. L’application d’un protocole d’immunoprécipitation de la chromatine sur des cultures primaires de cellules stromales bovines montre le recrutement rapide de STAT1 par l’IFNT sur les promoteurs des gènes SOCS IFNT-dépendants. D’autre part, l’identification systématique des gènes cibles de STAT1 a été entreprise via l’élaboration d’un protocole d’immunoprécipitation de la chromatine suivit de séquençage haut- débit, appliqué à des échantillons d’endomètre bovin. L’ensemble de ces travaux suggèrent l’implication de STAT1 dans la signalisation endométriale de l’IFNT, dans la régulation du système immunitaire maternel et également dans le contrôle des phénomènes d’apposition et d’adhérence, fonctions cruciales à l’implantation chez la vache.