Implication de la voie p53 dans les syndromes d'insuffisance médullaire

par Eléonore Toufektchan

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire

Sous la direction de Franck Toledo.

Soutenue le 23-10-2018

à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant (Paris) , en partenariat avec Dynamique de l'information génétique : bases fondamentales et cancer (Paris) (laboratoire) , Institut Curie (Paris) (établissement opérateur d'inscription) et de Génétique de la suppression tumorale (laboratoire) .

Le président du jury était Frédéric Devaux.

Le jury était composé de Franck Toledo, Laure Crabbé, Aura Carreira.

Les rapporteurs étaient Filippo Rosselli, Laëtitia Linares.


  • Résumé

    La protéine p53 est surtout étudiée pour sa capacité à empêcher la prolifération de cellules dont le génome est endommagé. Toutefois, en analysant les souris p53Δ31/Δ31 qui expriment une protéine p53 hyperactive, notre laboratoire a découvert un rôle inattendu de p53 dans la régulation du métabolisme des télomères. Ces souris modélisent la dyskératose congénitale (DC), un syndrome d’insuffisance médullaire héréditaire (SIMH) causé par un dysfonctionnement télomérique. Mon projet de thèse a combiné les analyses de modèles murins et de lignées cellulaires humaines afin d’approfondir l'étude de cette nouvelle fonction de p53 et de mieux comprendre le rôle de la voie p53 dans le développement des SIMH.En poursuivant notre analyse du modèle murin p53Δ31, nous avons montré que les cellules p53Δ31/Δ31 présentent une diminution d’expression de 12 gènes mutés dans l’anémie de Fanconi (AF), un autre SIMH étroitement lié à la DC. De plus, ces cellules montrent une capacité réduite à réparer les ponts inter-brins de l’ADN, une caractéristique typique de l’AF. Notre étude suggère que l’activation soutenue de p53 pourrait ainsi contribuer aux similitudes cliniques entre ces deux syndromes. Par ailleurs, nous avons identifié par quel mécanisme p53 régule négativement le métabolisme des télomères et la voie Fanconi de réparation de l’ADN. Ce mécanisme de régulation indirect, via p21 et E2F4, est très conservé entre la souris et l’Homme. De fait, les cellules p53Δ31/Δ31 constituent un outil puissant pour identifier de nouvelles cibles de p53 réprimées par ce mécanisme. Ainsi, elles nous ont permis de montrer que deux gènes essentiels pour la structure des centromères sont réprimés par p53.L’activation de p53 est clairement impliquée dans les étapes ultimes d’une insuffisance médullaire, mais le rôle d’une suractivation de p53 dans l’initiation d’un SIMH chez l'Homme reste, à ce jour, controversé. En effet, une mutation inactivatrice de la ribonucléase PARN a été trouvée chez des patients atteints de DC. Il a été proposé que cette protéine déstabilise l’ARNm de p53 tout en favorisant la maturation de l’ARN de la télomérase, si bien que les conséquences d’une inactivation de PARN restent mal comprises. Au cours de ma thèse, j'ai également étudié de nouveaux modèles murins et établi des modèles cellulaires humains pour déterminer l’implication d’une activation de p53 dans l’initiation d’un SIMH chez l’homme. Les résultats en cours, particulièrement prometteurs, devraient notamment déterminer l’impact d’une déficience en Parn sur la voie de régulation de p53.En conclusion, nous avons montré qu’une activation soutenue de p53 conduit à des phénotypes principalement associés aux SIMH. Par ailleurs, nous avons montré que p53 réprime de nombreux gènes impliqués dans la maintenance du génome, ce qui peut sembler surprenant au regard du concept de « gardien du génome » communément attribué à p53, et nous a amené à rediscuter ce concept. Ainsi, les résultats obtenus pendant ma thèse devraient permettre de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans l’insuffisance médullaire, la suppression tumorale et le vieillissement.

  • Titre traduit

    Implication of the p53 pathway in bone marrow failure syndromes


  • Résumé

    The p53 protein is mostly studied for its capacity to prevent the proliferation of cells with damaged genome. However, while studying p53Δ31/Δ31 mice that express a hyperactive p53 protein, our laboratory uncovered an unexpected role of p53 in the regulation of telomere metabolism. These mice model dyskeratosis congenita (DC), an inherited bone marrow failure syndrome (IBMFS) caused by defects in telomere maintenance. My PhD project combined analyses of mouse models and human cell lines to extend the study of this new function for p53 and to understand the role of the p53 pathway in the development of IBMFS.By extending our analysis of the p53Δ31 mouse model, we revealed that the p53Δ31/Δ31 cells exhibit decreased expression levels for 12 genes mutated in Fanconi anemia (FA), another IBMFS closely related to DC. Furthermore, these cells display a reduced capacity to repair DNA inter-strand crosslinks, a typical feature of FA cells. Our study suggests that a sustained activation of p53 might actually contribute to the clinical overlap between both syndromes. Importantly, we identified the mechanism used by p53 to downregulate telomere metabolism and the FA DNA repair pathway. This regulatory mechanism is indirect, via p21 and E2F4, and largely conserved between mice and humans. In fact, the p53Δ31/Δ31 cells constitute a powerful tool to find p53 target genes downregulated through this regulatory pathway. Accordingly, they were useful to show that two genes essential for centromere structure are also downregulated by p53.p53 activation is clearly involved in the final stages of bone marrow failure, but to-date, the role of p53 hyperactivation in the initiation of IBMFS remains controversial. Indeed, an inactivating mutation of the PARN gene, encoding a ribonuclease, was found in patients with DC. This protein was proposed to destabilize the p53 mRNA while promoting the maturation of the telomerase RNA, so that the consequences of PARN inactivation remain poorly understood. During my thesis, I also studied new mouse models and established human cellular models to determine the contribution of p53 activation in initiating IBMFS in humans. The current results, which are particularly promising, should notably determine the impact of Parn deficiency on the p53 regulatory pathway.In conclusion, we demonstrated that a sustained activation of p53 leads to phenotypes mainly associated with IBMFS. In addition, we showed that p53 suppresses many genes involved in genome maintenance, which may seem surprising in view of the concept of "guardian of the genome" commonly attributed to p53, leading us to revisit this concept. Hence, the results obtained during my thesis should help to better understand the mechanisms involved in bone marrow failure, tumor suppression and aging.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 23-10-2020

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.