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Hnf1a-/- mice exhibit a severe diabetes mellitus due to a drastic defect in insulin secretion that closely resembles to the phenotype presented by MODY3 (Maturity Onset Diabetes of the Young type 3) patients. The molecular mechanisms responsible for the diabetes are still poorly understood. Here we show that congenic mice of different genetic backgrounds carrying the same Hnf1a deletion presented with drastically different phenotypes. Hnf1a-deficiency led to severe diabetes when introgressed into 129, B6, BALB/C or A/J genetic backgrounds (sensitive strains). Conversely, when the same null mutation was introgressed into CBA or C3H genetic backgrounds (resistant strains), the diabetic phenotype was suppressed. In sensitive strains, pancreatic islets did not increase in size compared to control animals and on the other hand average islet-size growth was normal in resistant strains. The genetic variations naturally present in these two resistant strains acted in a dominant way and a genome scan analysis led to the identification of a major suppressor locus on chromosome 3 that accounted for more than 60% of the variance of glycemia. The major locus contained 11 genes with non-synonymous SNPs changes and it interacted with 5 additional ancillary loci on chromosomes 4, 11 and 18. Our study demonstrated that the naturally occurring genetic variation present in distinct mouse laboratory strains is able to suppress the phenotype of a monogenic disorder., Les souris invalidées pour Hnf1a présentent un diabète sévère avec défaut d’insulino-sécrétion proche du phénotype observé chez les patients MODY3 (Maturity Onset Diabetes of te Young). Les mécanismes moléculaires responsables du diabète lié à la déficience en Hnf1a ne sont pas clairement compris. Dans ce travail, nous avons montré que des souris congéniques présentant la même délétion de Hnf1a dans des fonds génétiques différents présentent des phénotypes radicalement opposés. En effet, la déficience en Hnf1a conduit à un diabète sévère dans la plupart des lignées telles que 129, B6, BALB/c ou AJ (lignées sensibles). Mais à l’inverse, aucun diabète n’est observé chez les souris congéniques des lignées CBA et C3H malgré le défaut d’expression de Hnf1a (lignées résistantes). Les souris sensibles présentent une altération de leurs îlots de Langerhans avec notamment une diminution de taille de ces îlots. A l’inverse les souris résistantes présentent des îlots beta de taille normale malgré la déficience en Hnf1a. Nous avons pu montrer que le ou les variants génétiques présents dans les deux lignées résistantes agissent de façon dominante et, par un balayage du génome, nous avons identifié un locus majeur suppresseur du phénotype diabétique au niveau du chromosome 3. Ce locus majeur contient 11 gènes présentant des variations de SNP non synonymes et il interagit avec cinq autres loci ancillaires au niveau des chromosomes 4, 11 et 18. Notre travail montre finalement que les variations génétiques naturellement présentes dans les lignées de souris de laboratoire peuvent supprimer le phénotype diabétique lié à la déficience en Hnf1a.

HNF1beta is a POU transcription factor that is frequently mutated in patients that suffer from diabetes and renal cystic dysplasia. This protein has the peculiar ability to bind mitotic chromosomes and behave as a gene bookmarking. Here we show that the capacity of HNF1beta to bind to DNA plays an essential role for mitotic binding. A close homologue, HNF1alpha, shares the ability of HNF1beta to bind to mitotic chromosomes, and several MODY mutations (e.g P256S, V265L and C273Y) affect the ability of the protein to localize to mitotic chromatin. Interestingly, the phenotype induced by these mutations is very rapidly rescued by sudden temperature shifts. Temperature-sensitivity is probably linked to a conformational change that prevents DNA binding ability of P256S and V265L mutants at 37°C. Interestingly, the mitotic relocalization of these mutants induced by temperature shift was sensitive to energy depletion and importazole, suggesting an active mechanism involving the importin-beta system. Interestingly, C273Y mutant exhibited a significantly mitotic dispersion that is not correlated with any DNA or interphase chromatin binding defect, indicating that DNA binding function is necessary but not sufficient to accomplish bookmarking.; HNF1beta est un facteur de transcription homeobox, dont les mutations sont fréquemment rencontrées chez des patients atteints d’anomalies congénitales du rein et du tractus urinaire (Congenital Abnomalities of the Kidney and the Urogenital Tract, CAKUT). HNF1beta est également impliqué dans le diabète de type Maturity Onset Diabetes of the Young 5 (MODY5). Le laboratoire d’accueil a démontré que HNF1beta était impliqué dans un mécanisme épigénétique, le Bookmarking, nécessaire à la réexpression post-mitotique de ses gènes cibles. En particulier, des expériences de vidéo-microscopie ont montré que la partie N-terminale de HNF1beta, contenant le domaine de liaison à l’ADN, en fusion avec la GFP (HNF1beta -GFP) est liée à la chromatine pendant la mitose. L’objectif de ma thèse était de caractériser les modalités biochimiques d’interaction de HNF1beta avec la chromatine mitotique. Nous avons mis en évidence le fait que la capacité de liaison à l’ADN est indispensable à la localisation mitotique de HNF1beta. En effet, la délétion de la troisième hélice alpha de l’homéo-domaine, responsable de l’interaction avec le grand sillon de l’ADN, entraîne la dissociation de la chromatine de HNF1beta pendant la mitose. Nous avons ensuite étudié l’effet de plusieurs mutations identifiées chez des patients MODY sur la localisation mitotique de HNF1beta. Nos résultats ont montré que certaines mutations faux-sens sont capables d’empêcher la fixation de la chromatine mitotique. Parmi ces mutations, certaines manifestent un phénotype dépendant de la température. Par exemple, à une température permissive, inférieure à 30°C, les mutations P256S et C273Y présentent une localisation mitotique normale. En revanche, à 37°C pour P256S et à 39°C pour le mutant C273Y, les protéines sont complètement dissociées, alors que dans toutes ces conditions de température, l’association de la protéine sauvage avec la chromatine mitotique n’est pas affectée. A température permissive (4°C), nous avons montré par retard sur gel (Electophoresis Mobility Shift Assay EMSA) que les mutants lient l’ADN avec un Kd apparent similaire à celui de la protéine sauvage. Par contre, à température restrictive, les mutants présentent des comportements différents. En effet, P256S perd sa capacité de liaison à l’ADN (de façon réversible), tandis que C273Y continue à lier l’ADN avec une affinité similaire à celui de la protéine sauvage. Le caractère thermosensible des mutants de HNF1beta nous a permis d’étudier les modalités de son recrutement sur la chromatine mitotique. Nos résultats ont montré que l’association des protéines à la chromatine mitotique présente une nature très dynamique. En effet, nous avons observé qu’une diminution rapide de température détermine la relocalisation mitotique réversible de la protéine, dans un délai de quelques secondes. Nous avons pu montrer que la relocalisation mitotique de HNF1beta induit par la température était affectée par une déplétion d’énergie, ainsi que par l’action d’un inhibiteur spécifique de l’importine-β (importazole). Nous avons enfin mis en évidence par immuno-précipitation de chromatine (ChIP) que la liaison de HNF1beta à la chromatine mitotique est séquence-spécifique. Nos résultats suggèrent que le recrutement de HNF1beta à la chromatine mitotique est énergie-dépendante, et nécessite le bon fonctionnement du système de transport lié à l’importine-beta. Mes résultats suggèrent que des mutations trouvées chez des patients MODY3 et MODY5 inactivent ou affaiblissent la capacité de HNF1beta de remplir son activité de Bookmarking.