Maintien de l'intégrité du génome au cours de la réplication

  • Le corps humain est constitué de 3.7x1013 cellules, contenant chacune environ deux mètres d’ADN. Sachant que nos cellules font un total de 1016 cycles de division cellulaire au cours de notre existence, elles synthétisent donc plus de 2x1016 m d’ADN, ce qui représente 130 000 fois la distance de la terre au soleil! Cette tâche considérable est assurée par des micro-machines appelées réplisomes, contenant plusieurs centaines de protéines. Les réplisomes sont assemblés au niveau des origines de réplication et génèrent des structures d’ADN appelées fourches de réplication. Au cours de leur déplacement le long des chromosomes, les réplisomes rencontrent souvent des obstacles tels que des lésions de l’ADN ou des complexes de transcription, entrainant un arrêt des fourches de réplication. Les fourches bloquées sont des structures fragiles, pouvant induire la formation de cassures de l’ADN et une instabilité génétique si elles ne sont pas rapidement redémarrées. Le blocage des fourches est encore plus fréquents dans les cellules tumorales suite à la dérégulation de voies oncogéniques, ce qui provoque un stress réplicatif. Ce stress réplicatif induit par les oncogènes joue un rôle central dans la tumorigenèse en induisant de l’instabilité génétique. Cependant, il représente aussi le talon d’Achille de la tumeur car il ralentit la prolifération des cellules et les rend plus sensibles à la chimiothérapie. Comprendre comment les cellules normales et tumorales répondent au stress réplicatif représente donc un enjeu majeur en cancérologie.

    Notre équipe étudie les mécanismes de réponse au stress réplicatif chez la levure et dans des lignées de cellules humaines. Compte tenu de la petite taille de son génome et de la puissance des outils de génétique moléculaire, la levure S. cerevisiae est un modèle de choix pour caractériser de nouveaux mécanismes de réponse au stress et étudier ensuite leur rôle dans les cellules tumorales. Pour ce faire, nous utilisons des technologies de pointe permettant de suivre la progression, l’arrêt et le redémarrage des fourches. Il s’agit notamment d’approches ‘molécule unique’ comme le peignage moléculaire, de techniques permettant d’étudier la structure des chromosomes par électrophorèse en champs pulsés et d’approches pan-génomiques (séquençage à haut débit), comme le ChIP-seq, le BrdU-IP-seq, le DRIP-seq et le BLESS. L’utilisation combinée de ces différentes approches permet d’avoir une vision globale de la réponse au stress réplicatif chez la levure et l’Homme, de la molécule d’ADN unique au génome entier.

    Afin d’explorer l’impact potentiel de ces nouvelles connaissances pour le traitement du cancer, nous nous sommes récemment associés à l’équipe de Jérôme Moreaux (Service d’Hématologie du CHU de Montpellier), qui est un expert reconnu dans le domaine des hémopathies malignes et notamment du Myélome Multiple.


    A ce jour, notre recherche est financée par :

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    Abouladze Matthieu
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    Vernet Audrey
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    Alaterre Elina
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    Vikova Veronika
    Chun-Yen Yang
    Yang Chun-Yen

    Publications

    SAMHD1 acts at stalled replication forks to prevent interferon induction.

    Coquel F, Silva MJ, Técher H, Zadorozhny K, Sharma S, Nieminuszczy J, Mettling C, Dardillac E, Barthe A, Schmitz AL, Promonet A, Cribier A, Sarrazin A, Niedzwiedz W, Lopez B, Costanzo V, Krejci L, Chabes A, Benkirane M, Lin YL, Pasero P

    2018 - Nature, 557(7703):57-61

    Demander l'article complet29670289

    Overexpression of Claspin and Timeless protects cancer cells from replication stress in a checkpoint-independent manner.

    Bianco JN, Bergoglio V, Lin YL, Pillaire MJ, Schmitz AL, Gilhodes J, Lusque A, Mazières J, Lacroix-Triki M, Roumeliotis TI, Choudhary J, Moreaux J, Hoffmann JS, Tourrière H, Pasero P

    2019 - Nat Commun, 10(1):910

    Demander l'article complet30796221

    Transcription-Replication Conflicts: Orientation Matters

    Lin, YL., Pasero, P.

    2017 - CELL, 170(4):603-604

    Demander l'article complet28802036

    Senataxin resolves RNA:DNA hybrids forming at DNA double-strand breaks to prevent translocations.

    Cohen S, Puget N, Lin YL, Clouaire T, Aguirrebengoa M, Rocher V, Pasero P, Canitrot Y, Legube G

    2018 - Nat Commun, 9(1):533

    Demander l'article complet29416069
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    Publications de l'équipe

  • Nos projets de recherche abordent différents aspects de la réponse au stress réplicatif. Un de nos objectifs est d’identifier l’origine du stress réplicatif induit par les oncogènes, avec un intérêt particulier pour la régulation des pools de nucléotides et les conflits entre réplication et transcription. Un autre objectif est de caractériser les mécanismes utilisés par les cellules pour remodeler les fourches bloquées afin d’activer les voies de surveillances de la phase S et permettre le redémarrage des fourches. Ces processus encore mal connus dépendent de l’action coordonnée de nombreuses nucléases, recombinases, protéines SMC et remodeleurs de chromatine. Une meilleure compréhension de ces mécanismes est essentielle car ils impactent la stabilité du génome et la capacité des cellules tumorales à résister à la chimiothérapie. Nous avons également observé que le remodelage des fourches bloquées induit l’accumulation de fragments d’ADN simple brin qui s’accumulent dans le cytoplasme et induisent la production d’interférons de type I et de cytokines pro-inflammatoires. Etant donné que l’inflammation contribue à l’élimination des cellules tumorales par le système immunitaire, l’existence de ce lien direct entre stress réplicatif et inflammation a des implications majeures pour le traitement des cancers.

    Figure 1
    Légende
    Figure 3
    Légende

    Le MM est une néoplasie caractérisée par l’accumulation de cellules plasmocytaires tumorales dans la moelle osseuse. Le MM est une maladie génétiquement et cliniquement hétérogène et les analyses moléculaires ont récemment mis en évidence l’hétérogénéité moléculaire, l’instabilité génomique considérable, le paysage mutationnel complexe et l’hétérogénéité clonale. Notre vision est que l’amélioration de la prise en charge thérapeutique des patients proviendra d’une meilleure caractérisation moléculaire pour développer des approches de médecine de précision prenant en compte l’hétérogénéité moléculaire et l’évolution sous-clonale des tumeurs. Notre laboratoire utilise les données de génomique, les analyses bioinformatiques et des modèles cellulaires uniques pour étudier les cellules plasmocytaires tumorales et normales en nous focalisant sur les modifications épigénétiques et l’instabilité génomique. Ces approches nous permettent d’étudier la tumorigenèse, comprendre les mécanismes de progression et de résistance des cellules tumorales pour développer de nouveaux outils diagnostiques et thérapeutiques.

    Figure 1
    Légende