La levure S. Pombe : un modèle d'étude des maladies neurodégénératives

par Samia Miled

Thèse de doctorat en Biologie moléculaire de la cellule

Sous la direction de Benoit Arcangioli.

Soutenue en 2009

à Paris 7 .

mots clés

• Schizosaccharomyces
• Altération de l'ADN
• Réparation de l'ADN
• Phase G0
• Maladies neurodégénératives

Résumé

Les mécanismes du maintien de la stabilité génétique des cellules en phase de quiescence/GO comme les neurones différenciés sont très peu connus. Le nombre important de maladies neurodégénératives causées par des mutations dans des gènes de réparation de l'ADN suggère que le génome des neurones post-mitotiques est à haut risque. La puissance de la génétique de la levure ainsi que la forte conservation des processus cellulaires de base entre la levure et les organismes supérieurs ont en fait un modèle et un outil de choix pour la recherche fondamentale et le développement de médicaments. Au cours de ma thèse, je me suis efforcée à montrer que la levure S. Pombe est un modèle d'étude simple et pertinent dans la compréhension des mécanismes de stabilité du message génétique des cellules à l'état quiescent. Pour atteindre cet objectif, j'ai montré l'importance d'un gène conservé au cours de l'évolution, appelé tdp1, qui code pour une Tyrosyl-DNA phosphodiestérase, dans la réparation de l'ADN et le maintien de la viabilité des cellules en phase de quiescence. J'ai montré aussi que la léthalité du mutant tdpl en GO est notamment corrigée en conditions de respiration mitochondriale ralentie et en présence de molécules antioxydantes comme les vitamines. Ainsi, avec un métabolisme respiratoire et un chromosome mitochondrial de la même taille que celui de l'homme, la levure S. Pombe, semble être un bon modèle d'étude des mécanismes de réparation de l'ADN en GO. Mon deuxième objectif était d'évaluer l'implication des principales voies de réparation de l'ADN en condition de quiescence. Cette approche m'a permis de déterminer la hiérarchie des voies de réparation de l'ADN et de fournir une meilleure compréhension du type de dommages de l'ADN se produisant en quiescence. Ainsi, montrer que la levure, qui a été reconnue comme un modèle efficace pour étudier le processus de cancérogenèse, peut se comporter comme un neurone. Le développement d'un tel modèle ne devrait donc pas seulement servir comme outil de recherche original pour la maladie SCAN1, causée par une mutation de tdpl, mais aussi ouvrir de nouvelles pistes d'exploration pour d'autres maladies neurodégénératives comme le syndrome AOA1.

Titre traduit

Yeast Schizosaccaromyces pombe : a model for studying neurodegenerative diseases

Résumé

The mechanisms of maintaining genetic stability in quiescence/GO phase, as differentiate neurons, are little known. The large number of neurodegenerative diseases caused by mutations in DNA repair genes suggests that the genome of post-mitotic neurons is at high risk. The power of yeast genetics and the strong conservation of basic cellular processes between yeast and higher organisms have made the yeast as a model organism for basic research and drug development. During my thesis, I have tried to show that the yeast S. Pombe is a simple and relevant model for understanding the mechanisms of genetic stability in the quiescent cells. To achieve this goal, I showed the importance of a gene conserved during evolution, called tdpl, which encodes a tyrosyl-DNA phosphodiesterase, in DNA repair and maintaining the viability of quiescent cells. I have also shown that the lethality of tdpl mutant in GO is suppressed when the mitochondrial respiration is slowed and in the presence of antioxidant molecules such as vitamins. Thus, with a respiratory metabolism and mitochondrial chromosome of the same size as that of human, the yeast S. Pombe, appears to be a good model for studying the mechanisms of DNA repair in GO. My second aim was to evaluate the involvement of the major pathways of DNA repair in quiescent state. This approach allowed me to determine the hierarchy of DNA repair pathways and provide a better understanding of the DNA damage types occurring in quiescence. Thus, showing that thé yeast, which hâve been recognized as effective model to study the carcinogenesis process, can behave like neurons. The development of such a model should not only serve as an original research tool for SCAN1 disease, caused by a tdpl mutation, but also open new exploration areas for other neurodegenerative diseases like AOA1.