PPARα is Required for PPARδ action in regulation of body weight and hepatic steatosis in mice.

NlmCategory="UNASSIGNED">Peroxisome proliferator activated receptors alpha (PPARα) and delta (PPARδ) belong to the nuclear receptor superfamily. PPARα is a target of well established lipid-lowering drugs. PPARδ (also known as PPARβ/δ) has been investigated as a promising antidiabetic drug target; however, the evidence in the literature on PPARδ effect on hepatic lipid metabolism is inconsistent. Mice conditionally expressing human PPARδ demonstrated pronounced weight loss and promoted hepatic steatosis when treated with GW501516 (PPARδ-agonist) when compared to wild type mice. This effect was completely absent in mice with either a dominant negative form of PPARδ or deletion of the DNA binding domain of PPARδ. This confirmed the absolute requirement for PPARδ in the physiological actions of GW501516 and confirmed the potential utility against the human form of this receptor. Surprisingly the genetic deletion of PPARα also abrogated the effect of GW501516 in terms of both weight loss and hepatic lipid accumulation. Also the levels of the PPARα endogenous agonist 16:0/18:1-GPC were shown to be modulated by PPARδ in wild type mice. Our results show that both PPARδ and PPARα receptors are essential for GW501516-driven adipose tissue reduction and subsequently hepatic steatosis, with PPARα working downstream of PPARδ.

Dpp spreading is required for medial but not for lateral wing disc growth.

Drosophila Decapentaplegic (Dpp) has served as a paradigm to study morphogen-dependent growth control. However, the role of a Dpp gradient in tissue growth remains highly controversial. Two fundamentally different models have been proposed: the 'temporal rule' model suggests that all cells of the wing imaginal disc divide upon a 50% increase in Dpp signalling, whereas the 'growth equalization model' suggests that Dpp is only essential for proliferation control of the central cells. Here, to discriminate between these two models, we generated and used morphotrap, a membrane-tethered anti-green fluorescent protein (GFP) nanobody, which enables immobilization of enhanced (e)GFP::Dpp on the cell surface, thereby abolishing Dpp gradient formation. We find that in the absence of Dpp spreading, wing disc patterning is lost; however, lateral cells still divide at normal rates. These data are consistent with the growth equalization model, but do not fit a global temporal rule model in the wing imaginal disc.

Functional impact of genetic variation on gene expression

Numerous links between genetic variants and phenotypes are known and genome-wide association studies dramatically increased the number of genetic variants associated with traits during the last decade. However, how changes in the DNA perturb the molecular mechanisms and impact on the phenotype of an organism remains elusive. Studies suggest that many traitassociated variants are in the non-coding region of the genome and probably act through regulation of gene expression. During my thesis I investigated how genetic variants affect gene expression through gene regulatory mechanisms. The first chapter was a collaborative project with a pharmaceutical company, where we investigated genome-wide copy number variation (CNVs) among Cynomolgus monkeys (Macaca fascicularis) used in pharmaceutical studies, and associated them to changes in gene expression. We found substantial copy number variation and identified CNVs linked to tissue-specific expression changes of proximal genes. The second and third chapters focus on genetic variation in humans and its effects on gene regulatory mechanisms and gene expression. The second chapter studies two human trios, where the allelic effects of genetic variation on genome-wide gene expression, protein-DNA binding and chromatin modifications were investigated. We found abundant allele specific activity across all measured molecular phenotypes and show extended coordinated behavior among them. In the third chapter, we investigated the impact of genetic variation on these phenotypes in 47 unrelated individuals. We found that chromatin phenotypes are organized into local variable modules, often linked to genetic variation and gene expression. Our results suggest that chromatin variation emerges as a result of perturbations of cis-regulatory elements by genetic variants, leading to gene expression changes. The work of this thesis provides novel insights into how genetic variation impacts gene expression by perturbing regulatory mechanisms. -- De nombreux liens entre variations génétiques et phénotypes sont connus. Les études d'association pangénomique ont considérablement permis d'augmenter le nombre de variations génétiques associées à des phénotypes au cours de la dernière décennie. Cependant, comprendre comment ces changements perturbent les mécanismes moléculaires et affectent le phénotype d'un organisme nous échappe encore. Des études suggèrent que de nombreuses variations, associées à des phénotypes, sont situées dans les régions non codantes du génome et sont susceptibles d'agir en modifiant la régulation d'expression des gènes. Au cours de ma thèse, j'ai étudié comment les variations génétiques affectent les niveaux d'expression des gènes en perturbant les mécanismes de régulation de leur expression. Le travail présenté dans le premier chapitre est un projet en collaboration avec une société pharmaceutique. Nous avons étudié les variations en nombre de copies (CNV) présentes chez le macaque crabier (Macaca fascicularis) qui est utilisé dans les études pharmaceutiques, et nous les avons associées avec des changements d'expression des gènes. Nous avons découvert qu'il existe une variabilité substantielle du nombre de copies et nous avons identifié des CNVs liées aux changements d'expression des gènes situés dans leur voisinage. Ces associations sont présentes ou absentes de manière spécifique dans certains tissus. Les deuxième et troisième chapitres se concentrent sur les variations génétiques dans les populations humaines et leurs effets sur les mécanismes de régulation des gènes et leur expression. Le premier se penche sur deux trios humains, père, mère, enfant, au sein duquel nous avons étudié les effets alléliques des variations génétiques sur l'expression des gènes, les liaisons protéine-ADN et les modifications de la chromatine. Nous avons découvert que l'activité spécifique des allèles est abondante abonde dans tous ces phénotypes moléculaires et nous avons démontré que ces derniers ont un comportement coordonné entre eux. Dans le second, nous avons examiné l'impact des variations génétiques de ces phénotypes moléculaires chez 47 individus, sans lien de parenté. Nous avons observé que les phénotypes de la chromatine sont organisés en modules locaux, qui sont liés aux variations génétiques et à l'expression des gènes. Nos résultats suggèrent que la variabilité de la chromatine est due à des variations génétiques qui perturbent des éléments cis-régulateurs, et peut conduire à des changements dans l'expression des gènes. Le travail présenté dans cette thèse fournit de nouvelles pistes pour comprendre l'impact des différentes variations génétiques sur l'expression des gènes à travers les mécanismes de régulation.