Rôle de la protéine BLM dans le maintien de l’intégrité du centromère : implications dans le phénotype cellulaire associé au syndrome de Bloom

par Sébastien Rouzeau

Thèse de doctorat en Cancérologie : Biologie, Médecine, Santé

Sous la direction de Mounira Amor-Guéret.

Soutenue le 16-12-2011

à Paris 11 , dans le cadre de Ecole doctorale Cancérologie : Biologie, Médecine, Santé (2000-2015 ; Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne) , en partenariat avec Stress génotoxiques et Cancer (Orsay,Essonne) (laboratoire) et de Stress génotoxiques et cancer (laboratoire) .

Le président du jury était Patrick Forterre.

Le jury était composé de Mounira Amor-Guéret, Patrick Forterre, Jean-François Riou, Emmanuel Kas, Sandrine Ruchaud, Claire Vourc'h.

Les rapporteurs étaient Jean-François Riou, Emmanuel Kas.


  • Résumé

    Le syndrome de Bloom (BS) est une maladie génétique rare caractérisée par une forte augmentation du taux d’échanges entre chromatides soeurs, des anomalies de ségrégation des chromosomes et une prédisposition au développement de tous types de cancers. Ce syndrome est la conséquence de mutations dans les deux copies du gène BLM, codant pour une 3’-5’ ADN hélicase de type RecQ. La ou les fonctions de la protéine BLM sont encore mal définies mais les données de la littérature convergent vers un rôle de BLM dans des mécanismes de surveillance et/ou maintien de l’intégrité du génome. La protéine BLM serait impliquée dans le redémarrage de fourches de réplication bloquées pendant la phase S et serait nécessaire à la résolution de ponts anaphasiques en mitose, notamment de ponts particuliers appelées « UltraFine anaphase Bridges » (UFBs). Ces UFBs, qui relient les chromatides soeurs entre elles, ne sont pas détectables par les colorants classiques et leur présence ne peut-être révélée que par la détection des protéines PICH (Plk1-Interacting Checkpoint Helicase) ou BLM. A l’état basal, ces UFBs sont essentiellement d’origine centromérique (cUFBs).Tout l’enjeu de mon projet était de déterminer si BLM était également impliquée dans la prévention de la formation de ces cUFBs et donc si BLM jouait un rôle avant l’anaphase. Nous avons montré que BLM est recrutée aux centromères de la phase G2 jusqu’en mitose. BLM, en coopération avec la protéine PICH, est nécessaire (1) à l’organisation structurale de l’ADN centromérique, (2) à la disjonction complète des centromères, indépendamment de la voie des cohésines, suggérant une implication de ces protéines dans le processus de décaténation des centromères et (3) au recrutement de la topoisomérase IIa (Topo IIa) active aux centromères.Nos résultats révèlent ainsi une nouvelle localisation et une nouvelle fonction de la protéine BLM aux centromères et montrent pour la première fois l’implication des protéines BLM et PICH dans la décaténation centromérique avant l’anaphase. Nous proposons que BLM et PICH, par leurs activités respectives hélicase et de remodelage de la chromatine, modifient la structure des centromères pendant la pré-métaphase, rendant ainsi certaines caténations accessibles à la Topo IIa avant l’anaphase. La défaillance de ce mécanisme entraînerait la persistance de caténations centromériques non résolues avant l’anaphase. Ainsi, dans les cellules BS, la fréquence élevée de cUFBs aurait deux origines différentes : une partie correspondrait à des cUFBs formés du fait d’une décaténation défaillante des centromères avant l’anaphase, et l’autre partie correspondrait à des cUFBs « physiologiques » non résolus en anaphase. Afin de distinguer l’origine des cUFBs, nous avons appelé ceux issus de caténations non résolues avant l’anaphase les UFBs centromériques surnuméraires (SC-UFBs pour Supernumerary Centromeric UFBs).

  • Titre traduit

    Role of the BLM protein in maintaining the integrity of the centromere : implications inthe phenotype associated with Bloom’s syndrome


  • Résumé

    Bloom syndrome (BS) is a rare genetic disease characterized by a sharp increase in the rate of sister chromatid exchanges, chromosome segregation abnormailities and a predisposition to the development of all types of cancers. This syndrome is caused by mutations in both copies of the BLM gene, which encodes BLM, a RecQ 3'-5 DNA helicase. The specific function(s) of BLM remain unclear, but the data from the literature converge towards a role for BLM in mechanisms monitoring and / or maintaining genome integrity. The BLM protein may be involved in restarting stalled replication forks during S phase and necessary to resolve anaphase bridges in mitosis, including particular bridges called "Ultrafine Anaphase Bridges" (UFBs). These UFBs, which link sister chromatids together, are not detectable by conventional stains and their presence can only be revealed by the detection of the proteins PICH (PLK1-interacting checkpoint helicase) or BLM. In untreated cells, UFBs originate mostly from centromeres (cUFBs).The challenge of my project was to determine whether BLM was also involved in preventing the formation of cUFBs and so, if it played a role before anaphase.We showed that BLM is recruited at centromeres from G2 phase to mitosis. BLM, in cooperation with PICH, is required for (1) structural organization of centromeric DNA, (2) completion of centromere disjunction, independently of the cohesin pathway, suggesting an involvement of these proteins in centromere decatenation process, and (3) recruitment of active topoisomerase IIα (Topo IIα) to centromeres. Thus, we report a new localization and a new function of BLM at centromeres, revealing for the first time a new role for BLM and PICH in a previously unknown centromeric decatenation mechanism, crucial for complete centromere disjunction.We propose that the combined action of BLM and PICH promotes, through their helicase and chromatin remodelling activities, respectively, the organization of centromeric chromatin, thereby rendering some centromeric catenates accessible to Topo IIa before the onset of anaphase. The failure of this mechanism may lead to the persistence of some centromeric catenations not resolved before anaphase. Thus, the increase in the frequency of centromeric UFBs in BLMdeficient cells has two different origins: cUFBs arising from catenations not resolved before anaphase and physiological cUFBs not processed at anaphase onset. Two distinguish the two cUFB origins, we defined the former as supernumerary centromeric UFBs (SC-UFBs).


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