Rôle de l’organisation de la chromatine dans la réparation des cassures double brins de l’ADN aux centromères

Role of chromatin organization in double strand break repair at centromeres

• Auteur / Autrice : Duygu Yilmaz
• Direction : Evi Soutoglou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 15/12/2020
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire / IGBMC
• Jury : Président / Présidente : Sophie Polo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Evi Soutoglou, Sophie Polo, Yamini Dalal, Sylvain Daujat, Matthias Altmeyer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Polo, Yamini Dalal

Mots clés

Mots clés contrôlés

Centromère

Chromatine

ARN bicaténaire

ADN -- Réparation

Mots clés libres

Centromères

CDB

CRISPR/Cas9

RH

Chromatine

H3K4me2

CENP-A

HJURP

Centromere

DSB

CRISPR/Cas9

HR

Chromatin

H3K4me2

CENP-A

HJURP

Résumé

Les cassures double brins d’ADN (CDBs) sont parmi les lésions les plus dangereuses car elles peuvent causer des translocations chromosomiques. Quand elles ont lieu aux centromères, les CDBs peuvent perturber la ségrégation correcte des chromosomes au cours de la division cellulaire. Ceci est notamment à l’origine d’aneuploïdie et de réarrangements génomiques, caractéristiques principales de nombreuses maladies, dont le cancer. Dans ce contexte, la compréhension du processus de réparation des CDBs aux centromères présente d’importantes implications cliniques. Tirant avantage du système CRISPR/Cas9 afin d’induire des CDBs aux centromères de cellules de mammifères, nous avons montré que, contrairement à tout autre CDB survenant dans le génome, les CDBs centromériques peuvent être réparées par recombinaison homologue (RH) en phase G1 du cycle cellulaire, malgré l’absence de la chromatide sœur. Nous avons montré que H3K4me2 permet une transcription centromérique, augmentant ainsi la formation de R-loops et donnant lieu au recrutement de facteurs de résection. CENP-A, un variant d’histone H3 spécifique aux centromères, et sa chaperonne HJURP interagissent avec USP11, une dé-ubiquitinase permettant le recrutement de facteurs impliqués dans l’invasion du brin homologue. De plus, nous avons montré que la réparation par RH aux centromères en G1 permet d’inhiber la formation de translocations chromosomiques.

DNA Double Strand Breaks (DSBs) are among the most deleterious lesions that DNA can endure, especially because they can lead to chromosomal translocations. When happening at centromeres, DSBs can interfere with the proper chromosome segregation during cell division, leading to aneuploidy and rearrangements, hallmarks of many diseases including cancer. Thus, understanding the process of DSBs repair in centromeres has important clinical implications. Using the CRISPR/Cas9 system to generate DSBs at centromeres of mammalian cells, we have demonstrated that in contrast to any other DSBs, centromeric DSBs can be repaired by Homologous Recombination (HR) in G1 phase of the cell cycle despite the absence of the sister chromatid. We showed that H3K4me2 allows damage-induced centromeric transcription and increased R-loops formation, leading to the recruitment of DNA-end resection factors. The histone variant CENP-A, specific to centromeric chromatin, and its chaperone HJURP interact with the deubiquitinase USP11 which allows the strand invasion step and thus the completion of HR repair. Moreover, we provided evidence that utilization of HR at centromeric breaks in G1 inhibits the formation of deleterious chromosomal translocations.