Implication de deux protéines de choc thermique humaines HSP70 et HSP22 dans les voies de la réparation de l'ADN : approche structurale et fonctionnelle

par Wendy Rénier

Thèse de doctorat en Biotechnologies

Sous la direction de Sean McSweeney.

Soutenue en 2006

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    HSP22 et HSP70 sont des protéines d'origine humaine appartenant à la famille des Heat Shock Proteins. Cette thèse décrit des travaux visant à déterminer l'implication de ces deux protéines humaines de choc thermique HSP70 et HSP22, dans les voies de réparation de l'ADN après stress. Ces protéinespossèdent, comme leur nom le sous-entend, la capacité d'être surexprimées par la cellule après choc thermique mais aussi après une grande variété d'autres stress et dans de nombreuses maladies (Tavaria M et al, 1996). Pour mieux connaître ces protéines, une étude structurale a été initiée. Les structures tridimensionnelles de ces protéines ne sont pas connues ou seulement partiellement (Osipiuk J et al, 1999). Les essais de cristallisation des protéines furent arrêtés après l'obtention de clones. Des prédictions de structures secondaires et tertiaires (obtenues à l'aide de la bioinformatique) concernant HSP70-1 (partie Cterminale) et HSP22 furent alors réalisées, montrant une organisation en feuillets β pour le domaine de liaison au substrat de HSP70-1 et pour le domaine α-cristallin de HSP22. Les résultats obtenus dans le cadre de l'étude des HSP dans les voies de la réparation de l'ADN ont montré que les HSP70 inductibles par le stress (HSP72 et HSP70-1) sont impliquées dans ces voies cellulaires après différents stress (rayonnement X et UV, champ magnétique, péroxyde d'hydrogène, cis-platine). HSP72 et HSP70-1 sont phosphorylées par les kinases apparentées à la famille des Phosphatydil-Inositol-3-kinases ATM, ATR et DNA-PK (Sarkaria JN et al, 1998) après radiations ionisantes et réalisent à ce moment un déplacement en deux phases entre le cytoplasme et le noyau ; elles sont impliquées dans les stades précoces de la réparation. La même démarche de recherche a été adoptée pour HSP22. HSP22 apparaît comme étant impliquée dans les voies de la réparation de l'ADN aussi et plus particulièrement dans les voies de la réparation des cassures double brin après irradiation par rayonnement X (Paull TT et Gellert M, 1998 ; Lobrich M et Jeggo PA, 2005). HSP22 forme des foci dans les cellules âgées suggérant un rôle pour HSP22 dans le vieillissement cellulaire chez l'humain comme chez la mouche drosophile (Morrow G et al 2004). Une nouvelle méthode d'imagerie Diffraction Enhanced Imaging (DEI ; Chapman D et al, 1997), visant à l'acquisition d'une information histologique, développée au synchrotron ESRF, a été testée d'un point de vue radiobiologique sur des cultures primaires de fibroblastes et de chondrocytes. L'irradiation par cette méthode n'a pas présenté de différence en comparaison avec une irradiation par une source conventionnelle de cellules humaines issues de culture primaire, avec la même dose de rayonnement X (Rothkamm K et Lobrich M, 2003). Dans les cellules glioblastomales de rat, la réponse HSP70 est augmentée dans les conditions de la thérapie « synchrotron PATPlat » (c'est-à-dire en cas de photoactivation du platine à l'aide du rayonnement synchrotron (Corde S et al, 2003 ; Biston MC et al, 2004)).


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  • Titre traduit

    Involvement of two human heat shock HSP70 and HSP22 in DNA repairpathways : a structural and functional approach


  • Résumé

    HSP22 and HSP70 are human proteins belonging to Heat Shock Proteins family. The involvement of HSP70 and HSP22 in DNA repair pathways after stress is described in this thesis. These proteins have the ability, as suggested by their name, to be over expressed in cells after heat shock but also following a huge variety of stresses and in several diseases and cellular disorders (Tavaria M et al, 1996). In order to increase the knowledge on these proteins, a structural study has been initiated. The three-dimensional structures of these proteins are not or only partially known (Osipiuk J et al, 1999). Protein structural assays have lead to the creation of clones oh HSP70-1 and HSP22 and structural predictions have been performed for C-terminal part of HSP70-1 and HSP22, suggesting a β-fold organization for the HSP70-1 substrate binding domain and for the HSP22 α-crystallin domain. Results obtained in a DNA repair pathways study have shown that the HSP70s induced by stress (HSP72 and HSP70-1) take part in these pathways after several stresses (Xray and UV, magnetic field, hydrogen peroxide, cis-platin). HSP72 and HSP70-1 are phosphorylated by PI3kinases related family members ATM, ATR and DNA-PK (Sarkaria JN et al, 1998) after ionizing radiation and perform a two phases displacement between the cytoplasm and the nucleus; HSP72 and HSP70- 1 are involved in the early stages of DNA repair processes. HSP22 seems to be involved in DNA double strand break (DSB) repair pathways after X-ray irradiation (Paull TT and Gellert M, 1998; Lobrich M and Jeggo PA, 2005). Moreover, HSP22 appears to be involved in cellular aging processes as has been observed for its homolog in the fly drosophila (Morrow G et al 2004). The method Diffraction Enhanced Imaging (DEI; Chapman D et al, 1997), developed at the ESRF biomedical beam line ID17, in order to achieve histological information, has been tested in a radiobiological context on primary chondrocytes and fibroblasts. Irradiation using this method has not caused more damage than irradiation of primary cultured human cells with a conventional source delivering the same dose (Rothkamm K and Lobrich M, 2003). In rat glioblastoma cells, HSP70 response is increased under “synchrotron PAT-Plat” therapy conditions (platinum photoactivation via synchrotron light (Corde S et al, 2003; Biston MC et al, 2004)).

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Informations

  • Détails : 1 vol. (numérotation multiple)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. i-xviii

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/GRE1/0182
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/GRE1/0182/D
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