Institut de recherche biomédicale
     
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    Stabilité instabilité du génome (SInG)

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    Responsable :

     

    La stabilité du génome est essentielle pour contrecarrer le vieillissement, le cancer, les désordres neuronaux et/ou congénitaux. Les organismes sont continuellement soumis à des stress (radiations, contaminants chimiques, radicaux libres…) endommageant l’ADN et générant ainsi de l’instabilité génétique. Notre laboratoire s’intéresse aux équilibres subtils orchestrant la réparation de l’ADN, permettant de protéger contre l’instabilité génétique tout en autorisant la diversité génétique (anticorps, gamètes, évolution moléculaire).

     

    Thèmes de recherche

     

     

    L’intégrité du patrimoine génétique est quotidiennement compromis par des agressions d’origine exogène (exposition aux radiations) ou endogène. Les stress endogènes peuvent provenir d’espèces réactives de l’oxygène (ROS : reactive oxygen species) générées par le métabolisme cellulaire; de plus, les stress réplicatifs représentent aussi des stress endogènes importants. En effet, la progression des fourches de réplication est régulièrement bloquée par de nombreux dommages ou configurations structurales endogènes (hybrides ADN/ARN, structure d’ADN difficiles à répliquer, fixation forte de protéines,…). On peut remarquer que le stress oxydant et le stress réplicatif sont généralement considérés à la fois comme tumorigènes et favorisant la sénescence qui contrecarre le développement tumoral. La transmission du patrimoine génétiques nécessite donc le contrôle de la réponse aux dommages à l’ADN (DDR : DNA damage response), qui coordonne un réseau de voies métaboliques. Il faut souligner que l’activation spontanée de la DDR, en réponse au stress réplicatif endogène, a été décrite dans des cellules précancéreuses ou à des étapes précoces de l’initiation tumorale -. De plus des défaut de DDR sont aussi associés à des pathologies du développement, neuronales ou liées à l’inflammation. Ainsi l‘étude de la nature et des conséquences du stress réplicatif endogène revêt une importance cruciale pour la compréhension de l’instabilité génétique spontanée.

    Les cassures double brin (CDB) de l’ADN sont des lésions extrêmement toxiques qui peuvent êtres produites par les radiations ionisantes ou les arrêts de la fourche de réplication. Les CDB peuvent aussi êtres physiologiquement produites par la cellule, au cours de la différenciation méiotique ou de la recombinaison V(D)J générant le répertoire immunitaire. L’étude de la réparation des CDB présente donc des intérêts tant fondamentaux qu’appliqués. En effet, d’une part les stratégies utilisant la radiothérapie devrait largement bénéficier des connaissances sur la régulation de la réparation des CDB. D’autre part si les CDB peuvent être utilisées pour générer de la diversité génétique (méiose, recombinaison V(D)J) elles peuvent aussi créer de l’instabilité génétique. La régulation fine et précise de la réparation des CDB est donc essentielle pour préserver ces équilibres et enjeux cellulaires.

    Le réseau métabolique prenant en charge les dommages à l’ADN doit donc favoriser le maintien de la stabilité du génome, tout en autorisant la diversité génétique. Pour certaines lésions, plusieurs mécanismes alternatifs peuvent prendre en charge la réparation; il est donc essentiel de bien coordonner les différents systèmes de réparation entre eux mais aussi en relation avec les autres processus fondamentaux de la cellule tels que la réplication de l’ADN, le cycle cellulaire et l’apoptose.

    La réparation des CDB utilise deux grandes stratégies générales :

    1-     La première stratégie utilise un ADN partenaire de séquence homologue et se réfère à la recombinaison homologue (RH). Celle-ci est un processus, conservé dans tous les organismes, et qui se trouve au cœur de la balance maintenant l’équilibre entre la stabilité et la diversité génétique. En plus de la réparation des CDB, la RH permet le redémarrage des fourches de réplication bloquées, ce qui lui confère donc un rôle protecteur contre le stress réplicatif endogène.

    2-     La seconde stratégie de réparation des CDB ne nécessite pas d’homologies de séquence entre les partenaires, pour ligaturer les extrémités double brin (NHEJ: Non-homologous End-joining).

     

    Thèmes de travail.

                Notre projet s’appuie sur 2 axes principaux complémentaires.

     Axe 1: Origine du stress réplicatif endogène, et conséquences d’un défaut de RH sur la ségrégation mitotique. Compte tenu de son rôle dans le redémarrage des fourches de réplication bloquées, le défaut de RH permet donc de révéler le stress endogène. Cet axe prévoit d’une part d’identifier les mécanismes responsables du ralentissement de la vitesse des fourches de réplication dans les cellules rh- (donc le stress endogène originel), d’autre part d’analyser les conséquences sur la phase G2 du défaut de RH, conduisant à des ségrégations chromosomiques chaotiques en mitose.

                De plus, nous avons développé un modèle murin d’inactivation conditionnelle post-natale de la RH. Les conséquences in vivo de l’invalidation de la RH seront donc analysées.

     Axe 2: Régulation du NHEJ et du choix du système de réparation des CDB. Nous avons  développé des substrats permettant d’analyser la réparation ligature d’extrémité dans un contexte intra-chromosomique. Les substrats que nous avons développés nous ont permis de d’identifier et de caractériser la voie de « end-joining » alternative (A-EJ), dans un contexte intrachromosomique, dans des cellules vivantes. Le A-EJ est initié par une résection d’ADN simple brin (comme la RH). Le choix du système de réparation des CDB se trouve donc à deux étages : 1- NHEJ vs. Résection ; 2-A-EJ vs. RH. Notre projet prévoit d’analyser l’impact des protéines de RH, Brca2 et Rad51, dans le choix A-EJ vs RH. Nous analysons les mécanimes contrôlant le choix adéquat du système de réparation des CDB. Enfin, nous analysons l’impact des RAD51 et de RAD52 sur ces différents processus.

     

    Publications marquantes

    Flavie Coquel, Maria-Joao Silva, Hervé Técher, Karina Zadorozhny, Sushma Sharma, Jadwiga Nieminuszczy, Clément Mettling, Elodie Dardillac, Antoine Barthe, Anne-Lyne Maurin, Alexy Promonet, Alexandra Cribier, Amélie Sarrazin, Wojciech Niedzwiedz, Bernard Lopez, Vincenzo Costanzo, Lumir Krejci, Andrei Chabes, Monsef Benkirane, Yea-Lih Lin and Philippe Pasero. SAMHD1 acts at stalled replication forks to prevent ssDNA-mediated induction of type I interferons (2018). Nature, 557, 57-61. doi: 10.1038/s41586-018-0050-1

    Camille Gelot, Josée Guirouilh-Barbat, Tangui Le Guen, Elodie Dardillac, Catherine Chailleux, Yvan Canitrot and Bernard S. Lopez (2016). The cohesin complex prevents the end-joining of distant DNA double-strand ends. Mol Cell, 61, 15-26.

    Josée Guirouilh-Barbat, Camille Gelot, Anyong Xie, Elodie Dardillac, Ralph Scully and Bernard S. Lopez (2016) 53BP1 Protects Against CtIP-dependent Capture of Ectopic Chromosomal Sequences at the Junction of Distant Double-Strand Breaks. PLoS Genet. DOI:10.1371/journal.pgen.1006230.

    Therese Wilhelm, Sandrine Ragu, Indiana Magdalou, Christelle Machon, Elodie Dardillac, Hervé Técher, Jérôme Guitton, Michelle Debatisse and Bernard S. Lopez (2016). Slow Replication Fork Velocity of Homologous Recombination-Defective Cells Results from Endogenous Oxidative Stress. PLoS Genet., 12(5): e1006007. doi:10.1371/journal.pgen.1006007

    Therese Wilhelm, Indiana Magdalou, Aurélia Barascu, Hervé Técher, Michelle Debatisse and Bernard S. Lopez (2014). Spontaneous slow replication fork progression elicits mitosis alterations in homologous recombination-deficient mammalian cells. Proc Natl. Acad. Sci. USA. 111.763-768.

     

    Actualités de l'équipe

    Equipe labélisée par la Ligue Nationale contre le Cancer

    Contrat INCa, 2 contrats ANR.

     Prix:

    2017. Annual National Prize of the Cuban Academy of Sciences. Category : Biomedical Sciences.

    2010: Prix de la  Ligue Nationale Française contre le Cancer “.