La protéine de la réponse aux dommages Rad18 : un potentiel régulateur des rétroéléments de type LINE-1

par Noémie Delrieu

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Patricia Kannouche.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Cancérologie, Biologie, Médecine, Santé (Villejuif, Val-de-Marne) , en partenariat avec Cnrs UMR 8200 - Stabilité Génétique et Oncogenèse (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2011 .


  • Résumé

    Le projet de recherche visait à découvrir de nouveaux rôles de la protéine Rad18 bien connue jusqu'à présent pour sa fonction clé dans la réplication de l'ADN endommagé. En effet, la présence de lésions sur la molécule d'ADN peut être délétère au cours de la réplication du génome car les ADN polymérases vont être bloquées par ces dommages, ce qui peut conduire à des cassures de l'ADN générant de l'instabilité génétique. Nous et d'autres laboratoires avons montré que la protéine Rad18 joue un rôle central dans la duplication du génome endommagé car elle va faciliter le recrutement d'ADN polymérases spécialisées pour franchir ces dommages et permettre ainsi l'achèvement de la réplication de l'ADN. Au cours de ma thèse, j'ai pu établir un nouveau rôle de la protéine Rad18, indépendant d'un stress génotoxique exogène. Par des approches de génomique à haut débit, j'ai en effet montré que la protéine Rad18 se fixe préférentiellement sur des séquences d'éléments mobiles appelés LINEs (pour Long INterspersed Elements). Or ces séquences hautement répétées dans le génome (17% du génome humain) sont des facteurs qui peuvent engendrer une instabilité génétique puisqu'elles sont capables d'envahir le génome par un mécanisme de copier/coller appelé rétrotransposition. L'expression de ces séquences LINEs est donc fortement réprimée dans les cellules somatiques par divers mécanismes et leur réactivation contribue à la tumorigénèse. J'ai également mis en évidence qu'une inactivation de la protéine Rad18 induit l'expression des LINEs associée à une dérégulation de l'expression génique et à une altération des marques épigénétiques de la chromatine. De façon très intéressante j'ai découvert que des fragments d'ADN de LINEs s'échappaient du noyau de la cellule pour s'accumuler dans le cytosol des cellules déficientes pour Rad18, ce qui induit une réponse de l'immunité innée qui mime la réponse antivirale. Ainsi, j'ai pu établir l'existence d'un mécanisme de balance entre le stress réplicatif, qui dans notre cas est dû à l'absence de la protéine Rad18 et qui peut engendrer une instabilité génétique, et une réponse de l'immunité innée antivirale pour activer le système immunitaire et détruire la cellule.

  • Titre traduit

    DDR protein Rad18 : a potential regulator of LINE-1 retroelements


  • Résumé

    The aim of the research project was the discovery of new roles of Rad18 protein, well characterized in replication of DNA damaged. Indeed, presence of lesions on DNA molecule can be deleterious during genome replication because DNA polymerases are blocked by these damages, leading to DNA breakages and generates genetic instability. Our laboratory and others demonstrated that Rad18 plays a central role in the duplication of damaged genome because it facilitates the recruitment of DNA specialized polymerases to bypass damages and permits completion of DNA replication. During ma thesis, I established a new role of Rad18, independantly of exogenous genotoxic stress. By high throughput genomic approaches, I demonstrated that Rad18 binds preferentially mobile elements called LINEs (for Long INterspersed Elements). It's important to notice that these sequences are highly repeated in genome (17% of human genome) and are factors that can cause genetic instability. Indeed, they can invade genome by copy/paste mecanism called retrotransposition. Therefore, the expression of these LINEs sequences are strongly repressed in somatic cells by several mecanisms and their reactivation contributes to tumorigenesis. I also determine that an overexpression of Rad18 induces LINEs expression associated to misregulation of gene expression and alteration of epigenetic marks oh chromatin. Interestingly, I discovered that LINEs DNA segments escape of cell nucleus to accumulate in cytosol of Rad18 deficient cells. This phenimenon induces an innate immune response that mimes antiviral response. Thereby, I established the existence of a balance mecanism between replicative stress, which in our case is due to the absence of Rad18 and can cause genetic instability, and an antiviral response of innate immune to activate immune system and kill cells.