Rôle de phospho-S27-,S33-Ku70 dans la prise en charge des cassures double brin de l'ADN

Role of phospho-S27-,S33-Ku70 in the efficiency of DNA double strand break repair

• Auteur / Autrice : Amélie Schellenbauer
• Direction : Jozo Delic
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 15/11/2017
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Descartes (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Cellules Souches et Radiations (Fontenay-aux-Roses, Hauts-de-Seine)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Verrelle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Verrelle, Jean-Baptiste Charbonnier, Vincent Pennaneach, Janet Hall
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Baptiste Charbonnier, Vincent Pennaneach

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phosphorylation

Stabilité

Génomique

Leucémie lymphoïde chronique

ADN -- Altération

ADN -- Réparation

Protéine Ku70

Mots clés libres

NHEJ

Ku

ADN

Cassures double brin

Instabilité génomique

NHEJ

Ku

DNA

Double strand break repair

Genomic stability

Résumé

L'intégrité de l'ADN est menacée en permanence par de nombreuses agressions endogènes et exogènes. Les cassures double brin (CDB) sont les lésions les plus toxiques lorsqu'elles sont non- ou mal- réparées car elles deviennent une source de mutations susceptible d'entraîner une carcinogenèse. Deux voies principales de réparation de l'ADN ont été développées pour réparer ces lésions : la jonction d'extrémités non-homologue classique (cNHEJ) et la recombinaison homologue (RH). Notre groupe a préalablement identifié phospho-Ku70 sur-exprimé dans une sous-population de patients atteints de leucémie lymphocytaire chronique (R-CLL) résistant à tout traitement. Des observations telles que la résistance à l'apoptose induite par le stress génotoxique, la réparation de jonctions sujette à erreur, l'instabilité génomique et une résection des extrémités des télomères ont conduit à l'hypothèse d'un cNHEJ dérégulé dans la R-CLL.La protéine Ku (hétérodimère Ku70 / Ku80) est un facteur central de c-NHEJ avec plusieurs autres fonctions cellulaires. Dans ce travail, nous avons caractérisé les fonctions de phospho-Ku70 sur le site de la CDB induites par irradiation ou activité enzymatique. Nous montrons que phospho-Ku70 assure une radio-résistance et une stabilité génomique par rapport à un mutant Ku70 non phosphorylable. Nous montrons en outre que la phosphorylation de Ku70 influence la cinétique de réparation de l'ADN et la libération de Ku70 de l'ADN après achèvement de la réparation. Nous avons par ailleurs utilisé un test rapporteur I-SCEI pour évaluer l'efficacité de cNHEJ et HR, et nous avons pu montrer que le phospho-Ku70 affecte à la fois les voies de réparation c-NHEJ et HR. Enfin, nous avons développé un modèle de souris KI humanisé pour étudier le rôle de phospho-Ku70 in vivo. Les données préliminaires sur les fibroblastes embryonnaires de souris indiquent que les cellules exprimant le Ku70 non-phosphorylable présentent des défauts de croissance et une susceptibilité à l'apoptose. En résumé, nous montrons que la nouvelle forme de phospho-Ku70 favorise la réparation d'ADN DSB, la radio-résistance et la stabilité génomique. La connaissance fine des processus moléculaires de phospho-Ku70 dans la réparation ADN DSB pourrait ouvrir la voie à des stratégies spécifiques de traitement du cancer à l'avenir.

DNA integrity is permanently challenged by a plethora of endogenous and exogenous threats. Double strand breaks (DSB) are the most toxic lesions when un-or misrepaired, since they can become a source of mutations and drive carcinogenesis. Two main DNA repair pathways classical non-homologous end joining (cNHEJ) and homologous recombination (HR) have evolved to repair these lesions. Our group previously identified phospho-Ku70 overexpressed in a patient subset of treatment-resistant chronic lymphocytic leukemia (R-CLL). Multiple observations such as apoptosis resistance after genotoxic stress, error-prone repair junctions, genomic instability and a significant resection of telomere ends led to the assumption of a deregulated c-NHEJ in R-CLL. The Ku protein (Ku70/Ku80 heterodimer) is a core component of c-NHEJ with multiple other cellular functions. In this work we characterize the functions of phospho-Ku70 on the DSB site induced by irradiation or enzymatically. We show that phospho-Ku70 provides radioresistance and genomic stability, when compared to a non-phosphorylable Ku70 mutant. We further demonstrate that phosphorylation of Ku70 is important for DNA repair kinetics and for Ku70 release from the DNA after repair completion. In addition, we employ a site specific I-SCEI reporter assay to monitor efficiency of c-NHEJ and HR, and establish that phospho-Ku70 affects both c-NHEJ and HR repair pathways. Finally, we developed a humanized KI mouse model to study the role of phospho-Ku70 in vivo. Preliminary data on mouse embryonic fibroblasts indicate that non-phosphorylable Ku70 expressing cells have growth defects and increased apoptosis susceptibility. In summary, we determine that the new form of phospho-Ku70 drives DNA DSB repair, radioresistance and genomic stability. An in-depth knowledge of the molecular processes of phospho-Ku70 in DNA DSB repair may be exploited in specific cancer treatment strategies in the future.