La stabilité télomérique : étude fondamentale et applications thérapeutiques

par Oriane Bombarde

Thèse de doctorat en Cancérologie

Sous la direction de Patrick Calsou et de Dennis Gomez-Zamorano.

Soutenue en 2009

à Toulouse 3 .

mots clés

• Télomères
• G-quadruplex
• Porphyrine
• Nhej
• Réparation de l'ADN
• Cassures double-brin
• Cancer
• Télomères (génétique) -- Thèses et écrits académiques
• ADN -- Réparation -- Thèses et écrits académiques
• Cassures double-brin de l'ADN -- Thèses et écrits académiques
• Cancer -- Aspect génétique -- Thèses et écrits académiques

Résumé

Dans la plupart des cellules somatiques, en absence de la télomérase, les extrémités des chromosomes appelées télomères, raccourcissent au cours des divisions cellulaires, jusqu'à atteindre une taille limite qui définit la capacité proliférative des cellules. La réactivation de la télomérase provoque une prolifération infinie des cellules : c'est l'immortalisation cellulaire, un processus clé de la cancérogenèse. La molécule ID3-010 présente in vitro pour les structures en G-quadruplex (se formant au niveau des télomères) une affinité 10000 fois supérieure par rapport aux duplex ADN. Malgré une bonne inhibition de la télomérase in vitro, cette molécule s'est révélée inapte à provoquer l'arrêt de prolifération des cellules cancéreuses. Contrairement aux cassures double-brin de l'ADN (CDB), les télomères sont peu réactifs vis à vis des mécanismes de religature de ces cassures. Le mécanisme C-NHEJ ("non-homologous end-joining" classique) est majoritairement responsable de la réparation des CDB dans les cellules humaines. Dans un 2ème projet, j'ai étudié les mécanismes d'inhibition de la C-NHEJ aux télomères. J'ai montré que l'inhibition de la C-NHEJ est basée sur une compétition entre les protéines télomériques TRF2/RAP1 et les protéines de la C-NHEJ, KU et DNA-PKcs. De façon paradoxale, ces protéines de la C-NHEJ sont nécessaires à la stabilité télomérique car leur absence conduit à des fusions dépendantes d'un mécanisme alternatif de ligation (B-NHEJ). Il est proposé un modèle de double protection des télomères contre leur ligature dans lequel les protéines TRF2/RAP1 inhibent la C-NHEJ via un contrôle négatif de KU et DNA-PKcs qui en retour inhibent la voie B- NHEJ.

Titre traduit

Telomeric stability : fondamental study and therapeutic applications

Résumé

In absence of telomerase, telomere decrease during cells divisions, until a limitant length which define the proliferative capacity of cells. Reactivation of telomerase causes a infinite proliferation of cells : it's cell immortalization, a key process of cancerogenesis. ID3-010 molecule had in vitro an affinity 10000 fold high for G-quadruplex (structures formed in telomere) rather than DNA duplex. Despite of a good inhibition of telomerase in vitro, this molecule can't inhibit cancer cell proliferation. Contrary to DNA double strand break (DSB), natural extremities of telomere don't react with ligation or signalization mechanisms. C-NHEJ mechanism (classical non-homologous end-joining) repairs most of DSB in human cells. In the second project of my thesis, I study the inhibition mechanism of C-NHEJ in telomere. I show with ligation and pulldown experiment that inhibition of C-NHEJ is supported by a competition between telomeric proteins TRF2/RAP1 and C-NHEJ proteins KU and DNA-PKcs. Paradoxically, KU and DNA-PKcs are necessary to telomeric stability. Indeed, lack of this proteins causes fusions with a alternative ligation mechanism (B-NHEJ). We propose a model of double protection of telomere against ligation in which TRF2/RAP1 inhibit C-NHEJ via a negative control of KU and DNA-PKcs, themselves inhibit B-NHEJ.