Mécanismes de réplication de l'hétérochromatine: lien avec les télomères – TELOCHROM

L’Hétérochromatine (HC), élément chromosomique essentiel à la stabilité du génome, est particulièrement difficile à répliquer du fait de sa condensation et de sa composition riche en ADN répété. Récemment, l’équipe d’E. Gilson a mis au jour un rôle inattendu de la protéine télomérique TRF2 dans la réplication de l’HC péricentromérique (PHC), établissant un lien fonctionnel inédit entre télomères et péricentromères. TRF2 est un membre du complexe protéique « shelterin » qui protège l’extrémité des chromosomes contre l’activation de la réponse aux dommages à l’ADN et la réparation illicite de ces extrémités. Récemment, elle s’est avérée être un facteur essentiel à la réplication des télomères par le biais de sa reconnaissance de structures d’ADN non-B crées lors de la réplication (G4, pieds de poulet, surenroulement positif) et du recrutement d’enzymes nécessaires à l’élimination de ces structures (hélicases telles que RTEL1 et WRN, nucléases telles qu’APOLLO et MUS81/EME1). Les travaux récents de l’équipe du Pr E. Gilson (Partenaire 1 du projet) montrent que TRF2 se fixe sur l’HC péricentromérique qu’elle protège des dommages à l’ADN et qu’elle est nécessaire à une réplication efficace de ces séquences (Mendez-Bermudez et al., Mol Cell 2018). TRF2 protège aussi d’autres régions du génome riches en H3K9me3 suggérant un rôle plus général de cette protéine dans l’intégrité de l’HC et révélant un lien étroit entre télomères et HC, deux régions intimement liées à la sénescence cellulaire et au vieillissement. En effet, les télomères raccourcissent à chaque division de la cellule, ce phénomène étant à l’origine de la sénescence réplicative, et des changements importants dans l’HC sont des traits reconnus de la sénescence.
Notre projet TELOCHROM a pour but de comprendre les mécanismes et les acteurs impliqués dans ce couplage télomères/réplication HC et ses conséquences sur la sénescence et le vieillissement. TELOCHROM allie 3 équipes (E. Gilson, M. Debatisse et C. Chen) et se propose, grâce à des techniques de pointe, d’identifier de nouveaux acteurs télomériques de l’initiation et la progression de la réplication de l’HC et leurs liens avec le vieillissement.
TELOCHROM est organisé en 3 taches dont le but est d’identifier les mécanismes et les acteurs impliqués dans la régulation TRF2-dépendente de la réplication de l’HC (WP1), d’analyser le rôle de ces différents acteurs sur l’activation des origines de réplication et sur la composition de la machinerie de réplication (WP2) et de comprendre les conséquences de cette implication dans la sénescence cellulaire (WP3). Les trois équipes qui composent le projet sont impliquées dans toutes les taches en fonction de leur expertise : Le partenaire 1 (équipe Pr. E. Gilson coordonnée par le Dr MJ Giraud-Panis) amène sa connaissance de la biologie des télomères et des péricentromères ainsi que de la topologie de l’ADN ; Le partenaire 2 (équipe Pr. M Debatisse) est un expert reconnu dans la réplication des séquences difficiles à répliquer comme les sites fragiles ; Le partenaire 3 (équipe Dr. C. Chen) excelle dans les techniques de pointe du séquençage nouvelle génération et l’analyse des données qu’elles génèrent.
L’originalité et l’intérêt du projet TELOCHROM repose sur : i) un sujet novateur basé sur des liens fonctionnels entre télomères et HC ; ii) une part importante de challenge dû à la nature répétée, condensée et dynamique des régions génomiques étudiées ; iii) des techniques innovantes (optical replication mapping, long read sequencing, Repli-seq, Topotools, Nascent Chromatin Capture) ; iv) des résultats préliminaires solides publiés ou en soumission ; v) une grande complémentarité des équipes qui collaborent et publient ensemble depuis plusieurs années.
Ainsi, les données obtenues seront précieuses pour notre connaissance de la réplication de l’HC mais aussi de la sénescence réplicative et de l’importance des télomères et de l’HC dans le devenir des cellules.