Anomalies de la duplication du génome provoquées par la carence en recombinaison homologue. – StressHoR

WP1) La réponse cellulaire et les conséquences des stress réplicatifs endogènes.
Cette partie fait appel à la biologie moléculaire et cellulaire pour comprendre les mécanismes de réactivations de fourche de réplication par la recombinaison homologue chez la levure S. pombe ; la protéomique et la génomique des foyers de dommages chez les mammifères, la caractérisation moléculaire de nouveaux facteurs impliqués dans la maturation des fourches de réplication.
WP2) L’origine du stress réplicatif endogènes causé par une carence en recombinaison homologue.
Cette partie fait appel à des méthodes de biologie moléculaire pour détecter les stress oxydants et à la génétique de levure.

Un nouveau mécanisme reliant le stress réplicatif et la réponse inflammatoire: Le facteur SAMHD1 empêche la maturation aberrante des fourches de réplication et l’accumulation d’ADN cytosolique.
Les fourches de réplication non protégées sont converties en ponts mitotiques : Les facteurs de la recombinaison protègent les fourches de dégradation aberrantes. Ce type de fourche compromet le succès de la terminaison de la réplication.
Le facteur Ku régule la résection des fourche et favorise la réactivation des fourches par la recombinaison homologue : le facteur assure que la résection des fourches se fait en deux étapes pour coordonner la résection et la réactivation des fourches.
Le stress oxydant est une cause important de stress réplicatif endogène: La carence en recombinaison homologue conduit à un stress oxydatif endogène élevé affectant le statut redox de la cellule, ce qui met en péril la duplication du génome.

La distance entre cassures double brin influence leur mode de réparation : les cassures doubles brins sont les lésions de l’ADN les plus toxiques pour la cellule. Leur réparation peut se faire quand les cassures sont proches ou éloignées. Des cassures éloignées sont plus susceptibles à des dégradations et réparations fautives. Ces résultats ont une implication toute particulière pour comprendre la réparation des cassures au cours de la réplication des chromosomes.

Ce projet permettra de clarifier les relations de causes à effets existants entre le stress réplicatif et l’instabilité génétique et permettra l’émergence de nouveaux marqueurs indicatifs d’un stress latent de réplication.

Magdalou I, Lopez BS, Pasero P. and Lambert SAE. (2014) The causes of replication stress and their consequences on genome stability and cell fate. Seminars Cell and Dev. Biol. 30, 154-164.
Menolfi D, Delamarre A, Lengronne A, Pasero P and Branzei D (2015) Essential roles of the Smc5/6 complex in replication through pausing sites and endogenous DNA damage tolerance. Mol Cell, 60, 835-46

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L'ADN est quotidiennement soumis à des stress provoqués par des facteurs exogènes et endogènes. Des perturbations dans la progression des fourches de réplication, induites par des lésions de l’ADN, des obstacles discrets ou des stress globaux de réplication, sont une source d’instabilité génétique. Compromettre l’avancée des fourches peut aussi mettre en péril l’achèvement de la réplication, et la ségrégation des chromosomes, aboutissant à des mitoses catastrophiques, sources d’aneuploïdie. La compréhension de la nature et des conséquences de stress de réplication endogène est d’une importance cruciale pour discerner les relations entre l’altération de la progression des fourches et l’instabilité génétique qui en résulte.

Le stress de réplication active la réponse aux dommages de l’ADN (DDR) qui coordonne un réseau de processus, incluant la réplication/réparation/recombinaison, les arrêts de cycle cellulaire et la ségrégation des chromosomes. La cascade d’activation du DDR et ses acteurs a été en grande partie caractérisée en réponse à des stress aigus de réplication. La réponse cellulaire à un stress chronique et endogène est mal décrite, malgré le fait qu’il constitue la source principale d’instabilité génétique induite par des défauts de réplication. Comment les cellules s’adaptent au stress de réplication chronique pour achever leur réplication et protéger leur génome reste peu compris. L’achèvement de la réplication nécessite que les fourches soient sous bonne escorte pour assurer leur stabilité/réactivation. La recombinaison homologue (RH) joue un rôle central dans la réparation de l’ADN et dans la robustesse de la réplication grâce à sa capacité à réactiver des fourches. Des cellules déficientes pour la RH affichent une vitesse de fourche réduite, des défauts mitotiques et une tendance à l’aneuploïdie. Un défaut de RH conduit donc à un stress de réplication endogène du à une altération de la dynamique de réplication. Discerner les causes et les conséquences de ce stress devrait servir de paradigme pour comprendre comment les cellules s’adaptent à un stress chronique de réplication et protègent leur génome.

L'objectif global de ce projet est de déchiffrer la nature et les conséquences du stress de réplication endogène révélé par un défaut de HR. Ce projet s’appuie sur un continuum d'approches complémentaires associant la puissance de la génétique de levure à la biologie cellulaire des cellules humaines. Des méthodes globales d’analyse seront employées pour caractériser : i) l'impact de stress de réplication chronique sur la dynamique de réplication (approche pangénomique), ii) la réponse cellulaire au stress de réplication endogène (Approche par protéomique différentielle). Chez la levure S. pombe, des essais génétiques seront employés pour modéliser la réponse cellulaire et les conséquences d’un défaut de RH sur le lieu même d’une fourche altérée dans sa progression. Ce consortium réunit 3 équipes (S. Lambert, B. Lopez, P. Pasero) et leur savoir-faire dans les mécanismes de HR, instabilité génétique et la réponse cellulaire à des stress de réplication.

Malgré son importance dans l’instabilité génétique, l’origine du stress de réplication endogène est peu connue, car elle difficile à révéler et à analyser. Un aspect original de ce projet est d’utiliser un défaut de RH comme révélateur de ce stress intrinsèque. Les résultats issus de ce projet clarifieront les relations causales entre le stress de réplication et l’instabilité génétique qui en résulte, et par quels mécanismes la RH contribue à la robustesse de la réplication. Enfin, de nouveaux marqueurs de stress de réplication chronique et d’instabilité génétique devraient être identifiés, différents de ceux caractérisés en réponse à des stress aigus. Ce type de marqueurs pourrait faciliter la détection d’état tumoral et/ou de sénescence précoces.