Etude des roles de l'ADP-ribosylation des histones lors de la réparation de l'ADN – AROSE

La signalisation par ADP-ribosylation contrôlée par PARP1 est un événement clé des premières étapes de la réponse cellulaire aux dommages dans l'ADN. Alors que des travaux récents ont permis d'élucider le rôle de l'auto-ADP-ribosylation de PARP1, les fonctions de l'ADP-ribosylation des histones restent mal caractérisées, alors même que ces histones sont la cible principale de la signalisation par ADP-ribosylation après PARP1 elle-même. Ce projet vise à étudier le rôle spécifique de l'ADP-ribosylation des histones dans trois étapes de la réparation de l'ADN connues pour être contrôlées par cette voie de signalisation: i) la modulation de l'architecture chromatinienne, ii) le recrutement de facteurs de réparation et iii) le contrôle du relargage de PARP1 de l'ADN endommagé. Pour étudier ces différents aspects du processus de réparation, nous avons mis en place un consortium interdisciplinaire composé de 5 équipes ayant des expertises complémentaires dans les domaines de la signalisation par ADPr, l'architecture de la chromatine et la dynamique des protéines de réparation. L’architecture chromatinienne sera caractérisée in vitro et en cellules vivantes grâce à différents outils de microscopie de pointe donnant accès aux caractéristiques de cette structure et à sa dynamique à l’échelle nucléosomale. Ces outils seront utilisés sur des cellules dont des composantes spécifiques de la signalisation par ADP-ribosylation ont été supprimées afin de pouvoir déterminer le rôle spécifique de l’ADP-ribosylation des histones dans la modulation de l’architecture chromatinienne. Nous étudierons aussi deux mécanismes alternatifs par lesquels l’ADP-ribosylation des histones pourrait contrôler le recrutement de facteurs de réparation sur les dommages dans l’ADN. Tout d’abord, nous chercherons à identifier des facteurs se liant spécifiquement aux histones ADP-ribosylés en combinant des approches de protéomiques et de microscopie sur cellules vivantes. Par ailleurs, nous étudierons si l’ADP-ribosylation des histones pourrait favoriser l’accumulation des protéines de réparation sur les lésions via des mécanismes de séparation de phase liquide-liquide, en nous focalisant en particulier sur les acteurs clés 53BP1 et BRCA2. Grâce à des approches complémentaires permettant de caractériser la dynamique de ces deux protéines à différentes échelles en cellules vivantes, nous pourrons distinguer entre des mécanismes d’accumulation contrôlés par des interactions spécifiques avec la chromatine endommagée et un confinement au sein de gouttelettes liquides entourant les dommages. Nous comparerons aussi les dynamiques de 53BP1 et BRCA2 au niveau des lésions entre des cellules dépourvues d’ADP-ribosylation des histones et des cellules contrôle afin d’établir l’impact spécifique de ces marques d’histone sur les mécanismes de recrutement. Enfin, nous caractériserons les cinétiques d’accumulation et la dynamique d'interaction de PARP1 avec l'ADN endommagé pour définir comment l'ADP-ribosylation des histones pourrait contribuer à la dissociation entre PARP1 et ces lésions. Ainsi, tirant parti de l’expertise interdisciplinaire du consortium établi dans le cadre de ce projet et grâce à l’utilisation de techniques innovantes, nos travaux permettront de dresser une cartographie précise des rôles de l’ADP-ribosylation des histones dans le contexte de la réponse cellulaire aux dommages. Par conséquent, ces résultats contribueront à renouveler notre compréhension des mécanismes de régulation épigénétique au niveau des histones en caractérisant les fonctions d’une de ces composantes les moins bien caractérisées.