Réparation par excision de base au niveau mitochondrial chez la drosophile. Analyse d'un acteur potentiel de ce processus : la protéine PARP

Repair by basic excision at the mitochondrial level in Drosophila. Analysis of a potential actor in this process : the PARP protein

• Auteur / Autrice : Luis Cruz-Rodriguez
• Direction : Patrick Vernet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et Génétique Moléculaires
• Date : Soutenance le 17/12/2013
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Réparation du Génome Mitochondrial Normal et Pathologique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : (RGM) Réparation du Génome Mitochondrial Normal et Pathologique
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Lobaccaro
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Rigoulet, Étienne Lefai, Ludovic Pelosi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Rigoulet, Étienne Lefai, Ludovic Pelosi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Filtres à ADN

ADN mitochondrial

Poly (ADP-ribose) glycohydrolase

Poly (ADP-ribose) polymérase

Mots clés libres

ADN mitochondrial

Réparation

BER

Puces ADN

Poly(ADP-ribosyl)ation

PARP

PARG

Mitochondrial DNA

DNA repair

BER

Microarrays

Poly(ADP-ribosyl)ation

PARP

PARG

Résumé

Les mitochondries sont des organites essentiels pour la production d'énergie cellulaire grâce à la synthèse d'ATP au cours des étapes de phosphorylations oxydatives (OXPHOS). Les complexes de la chaine respiratoire sont en partie codés par le génome mitochondrial (ADNmt), dont la structure est très sensible aux facteurs exogènes ou endogènes. De nombreuses mutations de l'ADNmt sont associées à des dysfonctionnements de la chaine respiratoire conduisant à des pathologies. La production d’Espèces Oxygénées Réactives (EOR) mitochondriale est la principale source de dommages à l’ADNmt. Une voie de réparation particulière, le système de réparation par excision de bases (BER) est mis en oeuvre dans ce cas. Nous avons, au cours de notre étude, analysé le système BER mitochondrial chez la drosophile. Dans une première approche, nous avons caractérisé de manière globale par une technologie de puces à ADN un ensemble de glycosylases et endonucléases impliquées dans la voie BER mitochondriale et comparé leur variation au cours du vieillissement. Cette étude a été complétée par une analyse transcriptionnelle sur des modèles de drosophiles mutantes pour des enzymes spécifiques de la voie BER, ceci afin de déterminer les éventuelles interactions transcriptionnelles entre les acteurs de cette voie. L’ARNm de Parp présentait de fortes variations dans les différents contextes mutants testés. C’est une molécule essentielle de la réparation BER. Elle a fait l’objet dans un deuxième temps, d’une étude plus approfondie. Dans le modèle des cellules S2, PARP bien que majoritairement nucléaire est également présent dans la mitochondrie. Le comportement différentiel des deux variants ARNm de Parp a pu être mis en évidence lors de stress cellulaires. Les isoformes protéiques de PARP observées dans nos études apparaissent différentes de celles habituellement décrites dans la littérature. Cet aspect a été discuté.

Mitochondria are key organelles mainly devoted to energy production through ATP synthesis. Such a function is permitted by oxidative phosphorylation (OXPHOS) within mitochondria inner membrane. Key components of the OXPHOS processes are encoded by mitochondrial DNA (mtDNA) that is particularly sensitive to exogenous or endogenous insults. As a result, mtDNA mutations are often correlated with OXPHOS dysfunction leading to diseases. ROS production in mitochondria is the main source of mtDNA damage. Such DNA damages are mainly taken over by BER systems within mitochondria. In this study, we focused on this peculiar mitochondrial DNA repair system in Drosophila. In a first step, we analysed in a comprehensive manner through microarray, most glycosylases and endonucleases involved in mitochondrial BER and compared their evolution during aging. Using mutant flies for specific BER enzymes, we started to decipher some of the transcriptional interactions between key BER actors. In a second step, Parp molecule was further studied due its changes in all mutant contexts and for its importance in several cellular processes. We described its nuclear but also its mitochondrial location in S2 cells. Interestingly, two Parp mRNA variants were observed showing distinct regulations following stress induction. However, PARP protein isoforms observed in this study were different compared to what was described in literature. This discrepancy is discussed.