Impact de la lamine B1 sur la stabilité du génome

par Laure Etourneaud

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Pascale Bertrand.

Soutenue le 27-09-2016

à Paris Saclay , dans le cadre de Structure et Dynamique des Systèmes Vivants , en partenariat avec Cellules Souches et Radiations (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement opérateur d'inscription) .


  • Résumé

    Un lien étroit existe entre l’intégrité du génome et l’architecture nucléaire. Les lamines, composants majeurs de l’enveloppe nucléaire sont impliquées dans de nombreux processus nucléaires, tels que la réplication, la transcription et le maintien de l’architecture nucléaire. Il a notamment été rapporté que les lamines de type A sont impliquées dans la réparation des cassures double brin de l’ADN et la stabilité des télomères. Toutefois, peu d’études ont été réalisées sur les lamines de type B. Fait intéressant, il a été observé que l’accumulation de la lamine B1 est retrouvée dans différentes tumeurs. Cependant, les conséquences d’une dérégulation de cette lamine sur la stabilité du génome restent peu documentées.Au cours de ma thèse, je me suis intéressée à l’impact d’une dérégulation de la lamine B1 sur le maintien de la stabilité du génome, notamment sur la réparation des cassures double brin de l’ADN et la stabilité des télomères. Nous avons pu mettre en évidence que la surexpression de lamine B1 conduit à un défaut de réparation par NHEJ, associé à une diminution de recrutement de 53BP1 aux dommages radio-induits. Nous avons également démontré que la lamine B1 interagit directement avec 53BP1, protéine impliquée dans le choix de la voie de réparation, et que cette interaction est régulée en cas de dommages à l’ADN. En effet, la liaison entre ces deux protéines est rompue après dommages en condition endogène, ce qui n’est pas le cas après surexpression de la lamine B1. Ce défaut de recrutement de 53BP1 aux dommages pourrait rendre compte de la diminution de l’efficacité du NHEJ. De plus, j’ai pu identifier les domaines protéiques impliqués dans cette interaction. Il est intéressant de noter que la surexpression du domaine de la lamine B1 impliquée dans l’interaction mime la surexpression de la lamine B1 entière. Au contraire, la lamine B1 délétée de ce domaine n’a aucun impact sur le recrutement de 53BP1 et la persistance des dommages. Ces différentes données confortent notre hypothèse quant à la séquestration de 53BP1 après surexpression de lamine B1.En parallèle, nous avons pu démontrer que la surexpression de la lamine B1 entraine l’apparition de diplochromosomes concomitants à une sénescence accrue. Ce phénomène d’endoréplication peut être induit par des défauts télomériques, tels que des télomères dysfonctionnels ou déprotégés. De façon intéressante, mes données montrent que la surexpression de la lamine B1 entrainent des dommages télomériques. Nous avons également établit que la lamine B1 interagit avec TRF2, protéine du complexe « shelterin » permettant la protection des télomères contre la signalisation des dommages à l’ADN. La rétention putative de TRF2 par la lamine B1 pourrait être à l’origine des défauts télomériques observés après la surexpression de cette dernièreCette étude démontre de nouveaux rôles de la lamine B1 dans le maintien de la stabilité du génome, notamment à travers ses interactions avec deux protéines clefs dans la réparation des cassures double brin et la stabilité des télomères. Cela nous ouvre de nouvelles pistes de recherche qui permettront une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans la tumorigenèse et en particulier sur le lien existant entre l’intégrité de l’architecture nucléaire et la stabilité du génome.

  • Titre traduit

    Impact of lamin B1 on genome stability


  • Résumé

    A close link exists between genome stability and nuclear architecture. Lamins, major component of the nuclear envelope, are involved in many nuclear processes, such as replication, transcription and nuclear architecture. It has been reported than lamins A/C are involved in double strand break repair and telomere stability. However, few studies have been conducted on B-type lamins. Interestingly, it was observed that the accumulation of lamin B1 is found in different tumors. Nevertheless, consequences of its deregulation on genome stability remain poorly documented.During my PhD, I analysed the impact of deregulation of lamin B1 on genome maintenance, including double-strand breaks repair and telomere stability. We were able to demonstrate that overexpression of lamin B1 leads to defect of NHEJ, associated with decrease of the 53BP1 recruitment to DNA damage. We have also shown that lamin B1 interacts directly with 53BP1, a protein involved in the choice of the repair pathway, and that this interaction is regulated upon DNA damage. Indeed, the association between these two proteins is disrupted after damage, in endogenous condition, in contrast this dissociation is not observed after lamin B1 overexpression. The defect of 53BP1 recruitment to DNA damage could account for the decrease in the NHEJ efficiency. Moreover, I have identify the protein domains involved in this interaction. It is interesting to note that overexpression of the interaction domain mimics the overexpression of the full lamin B1. Instead, lamin B1 deleted from this domain has no impact on 53BP1 recruitment and on DNA damage persistence. These data support our hypothesis about the sequestration 53BP1 after overexpression of lamin B1.In parallel, we have demonstrated that the lamin B1 overexpression causes the appearance of diplochromosomes concurrent to an increase of senescence. This phenomenon of endoreduplication can be induced by telomere defects such as dysfunctional or deprotected telomeres. Interestingly, I have observed that lamin B1 overexpression leads telomere damages. We also established that lamin B1 interacts with TRF2, a protein of "shelterin" complex involved in the protection against the DNA damage signaling at telomere. The putative retention TRF2 by lamin B1 could cause telomere defects observed after overexpression of the latter.This study identifies new roles of lamin B1 in maintaining genome stability, including through its interactions with two key proteins in the repair of double-strand breaks and stability of telomeres. This opens up new ways of research that will enable a better understanding of the molecular mechanisms involved in tumorigenesis and in particular on the relationship between the integrity of the nuclear architecture and genome stability.


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