[PDF] [PDF] Mécanismes de réparation dune cassure double-brin et résection

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Mme. Anabelle DECOTTIGNIES Rapporteure

M. Stéphane MARCAND Rapporteur

Mme. Anne PLESSIS Examinatrice

M. Bernard LOPEZ Examinateur

Mme. Sophie LOUVET-

VALLEE Examinatrice

M. Guy-Franck RICHARD Directeur de thèse J m m e12324524567e689e4 J

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Mme. Anabelle DECOTTIGNIES Rapporteure

M. Stéphane MARCAND Rapporteur

Mme. Anne PLESSIS Examinatrice

M. Bernard LOPEZ Examinateur

Mme. Sophie LOUVET-

VALLEE Examinatrice

M. Guy-Franck RICHARD Directeur de thèse 1

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e e 2 (I)Le se) méceaImLIni) NOR : Nucleolar organizer regions

CDB : Cassure double-brin

ST

R : Short tandem repeat

SSR : Short sequence repeat SSM : Slipped strand mispairing DM1 : Dystrophie myotonique de type 1

NER : Nucleotide excision repair

GG -NER : Global genome NER TC -NER : Transcription coupled NER

BER : Base excision repair

SN -BER : Single-nucleotide BER LP -BER : Long patch BER MMR : Mismatch repair

CPD : Cyclobutane pyrimidine dimer

6-4PP : 6-4 Pyrimidine-Pyrimidone

RFC : Replication factor C

PCNA Pr oliferating cell nuclear antigen

ROS : Reactive oxygen species

CFS : Common fragile site

RFS : Rare fragile site

CRISPR

Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats TALEN : Transcription activator-like effector nucleases

ZFN : Zinc finger nuclease

SSA : Single-strand annealing

NHEJ : Non-homologous end joining

MMEJ : Micro-homology mediated end joining

DSBR : Double-strand break repair

SDSA : Synthesis dependent strand annealing

BIR : Break induced replication

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6 7

IiLcnsolLIni

uJrtôdpq'b-CCtb-q usu etin exirNcm

Regardez la composition en séquence de votre génome eucaryote préféré (dans mon cas

J'aimer's acA'

) et vous observerez que ce dernier est composé de deux types de séquences, les

séquences uniques du génome et les séquences répétées. Les séquences uniques du génome

concernent la majorité des gènes et des séquences régulatrices non codantes. Les séquences

répétées du génome (retrouvées en plusieurs copies), sont-elles même divisées en deux familles.

On distingue d'une part les séquences répétées dite s " dispersées » (les transposons (classe I et

II), les gènes à ARNt et les gènes paralogues) et d'autre part les séquences répétées en

" tandem » (ADN satellites, ADN ribosomiques, télomères et les gènes par alogues en tandem)

(figure 1). Historiquement, ces séquences répétées ont été mises en évidence après des

expériences de dénaturation-renaturation, bien avant l'apparition des moyens de séquençage

modernes. Lorsqu'une solution contenant de l'ADN génomique dénaturé est placée dans des

conditions favorables de renaturation, la rapidité à laquelle une séquence particulière pourra se

renaturer sera proportionnelle au nombre de copies de cette même séquence dans le génome.

Le paramètre n

ui, a été défini comme la valeur associant la concentration d'une molécule

d'ADN et le temps nécessaire à sa réassociation à une température donnée. Le paramètre n

ui"#$! est la valeur!à laquelle la moitié des molécules d'une séquence d'ADN, pour un organisme

donné, est renaturée. Trois types de séquences ont ainsi été mises en évidence, les séquences

fortement répétées avec unsn ui très bas, les séquences uniques avec un nuistrès élevé et les

séquences allant de moyennement répétées à faiblement répétées, associant des n

uis progressivement smoins élevés b La définition de ce paramètre a permis de mieux comprendre 8

la composition et l'évolution des génomes eucaryotes et a été la première étape vers la

caractérisation des séquences répétées. Ainsi l'ADN de chaque génome peut être défini par

cette valeur Ces observations n'ont pas permis tout de suite de comprendre le rapport entre la taille d'un

génome et la quantité de matériel génétique retrouvé dans les cellules. Il a été associé à cette

quantité de matériel génétique, pour un or ganisme donné, la " valeur C ». Les premières

observations montraient une différence de quantité de matériel génétique entre les organismes

et ne montraient aucune relation entre la complexité d'un organisme et la quantité de d'ADN dans son noyau L . Ces observations ont conduit au paradoxe de la " valeur C » e . La réponse définitive est venue du séquençage complet des premiers eucaryotes smé . Tandis qu'une partie 9 des génomes était constituée d'une proportion importante, quoique variable, de séquences

répétées (≈50% du génome humain, ≈2% pour oimceselaua(e), l'ordre de grandeur des gènes

restait le même entre les eucaryotes (6,000 gènes pour oimceselaua(e contre 20,000 à 25,000 pour

l'

humain), malgré une différence d'un facteur 200 entre les tailles des génomes de l'humain et

de la levure. Longtemps considéré comme " Junk DNA » (ADN poubelle) c , les implications

de ces régions dans la régulation de l'expression génétique sont aujourd'hui reconnues et

étudiées. On retrouve une fonction des séquences répétées dans l'évolution des génomes et la

spéciation A , la formation de la majorité de l'hétérochromatine, centromère, télomère et NOR ou encore la régulation de l'expression génique par l'interaction entre les nucléosomes, les éléments répétés et les promoteurs 'n . Les répétitions sont aussi impliquées dans plus de 40 pathologies neurologiques héréditaires humaines avec une surreprésentation

des microsatellites à répétitions de trinucléotides. On retrouve parmi ces maladies le syndrome

du X fragile, la maladie de Huntington, la dystrophie myotonique de type 1 (DM1) ou l'ataxie de Friedreich ''b'i . La DM1 est une maladie héréditaire multisystèmique caractérisée par une faiblesse musculaire progressive et une myotonie 'm . L'apparition et la gravité de la maladie sont

toutes deux positivement liées au nombre de répétitions trinucléotidiques CTG. Les répétitions

sont situées dans la partie 3'UTR du gène DMPK, qui code pour la protéine kinase de la

dystrophie myotonique. Un individu sain possède entre 5 et 37 répétitions, tandis qu'entre 38 et

49 répétitions est considéré comme un état prémutationnel. Les individus présentant 50

répétitions et plus sont invariablement symptomatiques 'e . L'ARN muté contenant des CUG se lie et séquestre MBLN1, inhibant sa fonction de facteur d'épissage de l'ARN 'rb'l (figure 2). Les souris knock-out MBNL1 donnent le même phénotype que le trouble DM1 chez l'humain Aucun traitement pour la DM1 n'existe à ce jour. u

8Z[8A'nbslbDcrlcoDemascrcsomleart98<:38526139355 18J8.28E0642130 88:8 :9.40.598.285.:78262 858716:91:6588:8 0G2:8

857895..:.5785:926G0157851895 1658858.28'307G 16;758857863'0704578Z65?:882 78B379011398\266370 98W]^_`8

10

Certaines de ces répétitions sont aussi des sites fragiles, enclins à de fréquentes cassures double-

brin (CDB) dès lors que la machinerie de réplication est ralentie ou altérée (c . Certains de ces

sites fragiles sont associés à des translocations chromosomiques détectées dans certains

adénocarcinomes, myélomes, leucémies et lymphomes (ai)n . De plus une instabilité des microsatellites (MSI) est présente dans 15% des cancers colorectaux et des cancers HNPCC

Dans cette introduction nous nous intéresserons à deux types de répétitions, d'abord aux

répétitions de trinucléotides puis aux répétitions télomériques. 'ab mlmD seornttmrnegJSépmhmrmshJnrJM sM méréeJ Les microsatellites, également appelés .416372123547556513077.2587ou .41637.5985295755651307 7..58 sont des régions du génome composées de répétitions en tandem. Bien qu'il ne semble

sotgSéJjJhJAéMSd,éuèqèoPuJ,Lvd-qèoVgéJBéJzyo-MqLèJBé,Jé.Mqu,oPu,JBéJèSoMzéè,JEn J,gSJzéJ

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