Régulation de la compaction de la chromatine et de la dynamique des histones en réponse aux dommages de l’ADN dans les cellules de mammifères – CHROMADAM

Nous utilisons deux approches complémentaires exploitant des techniques d’imagerie de pointe dans des cellules humaines ou murines en culture. La première consiste à analyser la dynamique des protéines histones directement aux sites de dommages en combinant le marquage spécifique des histones parentales ou néo-synthétisées avec l’induction de dommages locaux dans le noyau des cellules (voir illustration ci-dessous). La seconde approche consiste à visualiser de façon précise et quantitative les changements de compaction de la chromatine dans les cellules endommagées. Dans les deux cas, nous cherchons à identifier les facteurs associés à la chromatine et à la réponse aux dommages de l’ADN qui sont impliqués dans cette dynamique. Pour cela nous inhibons l’activité ou l’expression de facteurs candidats.

(1) Nous avons caractérisé une nouvelle voie de restitution de la chromatine endommagée impliquant un variant d’histone H3. Nous avons mis en évidence son couplage avec la réparation de l’ADN et son importance dans la ré-expression des gènes après stress génotoxique
(2) Nous avons visualisé un déplacement des histones H3 parentales des sites de dommages à l’ADN, analysé leur recyclage dans la chromatine après réparation et caractérisé les mécanismes sous-jacents.
(3) Nous avons mis en évidence une dynamique différentielle des variants d’histones H2A aux sites de dommages à l’ADN.

Cette étude devrait permettre de mieux comprendre les mécanismes cellulaires assurant le maintien de l’intégrité du génome et de son organisation en chromatine, qui sont mises à mal au cours du vieillissement et dans les pathologies tumorales. Les facteurs que nous pourrons identifier dans ce projet représenteront alors des cibles privilégiées dans la recherche thérapeutique contre le cancer et le vieillissement.

Ce travail a donné lieu à plusieurs publications scientifiques: un article de recherche (Adam et al, Cell, 2013), un protocole (Adam, Dabin et al, Meth Mol Biol, 2015) et cinq revues (Adam et al, FEBS J, 2014 ; Polo, J Mol Biol, 2014; Adam & Polo, Exp Cell Res 2014; Adam et al, DNA Rep 2015 ; Polo & Almouzni, DNA Rep 2015). Il a également fait l’objet de plusieurs communications scientifiques : 9 séminaires invités, 9 interventions orales et 4 posters en conférences internationales.

La protection de l’intégrité du génome est primordiale pour assurer la viabilité cellulaire et prévenir le développement de pathologies telles que le cancer. Cependant, l’organisation de l’ADN avec des protéines histones en chromatine dans le noyau des cellules eucaryotes impose des contraintes structurales qui modulent la détection et la réparation des lésions de l’ADN. Une dynamique contrôlée de l’organisation de la chromatine, incluant des modulations de la compaction de la chromatine et une dynamique des histones, apparaît donc critique pour assurer une réponse cellulaire efficace aux dommages de l’ADN tout en préservant l’intégrité de la chromatine. Pourtant, les mécanismes qui modulent l’organisation de la chromatine en réponse aux dommages de l’ADN sont encore mal caractérisés, en particulier chez les eucaryotes supérieurs. Dans ce projet, nous décrivons deux approches complémentaires pour aborder cette question dans les cellules de mammifères. Nous proposons d’implémenter une nouvelle technique basée sur la microscopie FLIM-FRET pour visualiser de manière quantitative les changements de compaction de la chromatine dans des cellules vivantes soumises à un stress génotoxique. Parallèlement, nous tirerons profit de la technologie SNAP pour fournir une analyse détaillée de la dynamique des anciennes et nouvelles histones aux sites de dommages de l’ADN. Nous examinerons également la régulation spatio-temporelle de cette réorganisation de la chromatine endommagée. Nous analyserons comment elle s’articule avec les voies de réparation et de signalisation des dommages et nous caractériserons les chaperons d’histones et les facteurs de remodelage de la chromatine impliqués dans ces processus. Cette étude devrait permettre de mieux comprendre les mécanismes cellulaires fondamentaux impliqués dans le maintien de l’intégrité du génome au sein de la chromatine.