Surveillance et Stabilité du Génome

  • L'équipe s'intéresse en général à la régulation de la réponse aux dommages à l'ADN (DNA Damage response ou DDR), et en particulier à sa régulation au cours du développement embryonnaire. La fonction de la DDR est de ralentir ou bloquer le cycle cellulaire si l'ADN présente des lésions (cassure des brins, intégrité des télomères, arrêt de la synthèse d'ADN) afin d’empêcher la prolifération cellulaire en présence d'ADN endommagé et de ce fait, éviter la propagation de mutations qui sont à la base de l'instabilité génomique. Une forte instabilité génomique est caractéristique de la plupart des cancers (fusions télomèriques, translocations, duplications et délétions). Aujourd'hui on pense que la majorité des tumeurs sporadiques sont dues à des mutations dans des gènes participant à la DDR, ce qui aboutit également à la prédisposition à des maladies génétiques. De ce fait, la DDR joue un rôle clé dans le maintient de la stabilité du génome et fonctionne comme un barrière à la transformation maligne.


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    Membres

    Antoine Aze
    Aze Antoine
    Domenico Maiorano
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    Nathalie Malirat
    Malirat Nathalie
    Éric Morency
    Morency Éric
    Elena Lo Furno
    Lo Furno Elena

    Publications

    An ATR-dependent function for the Ddx19 RNA helicase in nuclear R-loop metabolism

    Hodroj D, Recolin B, Serhal K, Martinez S, Tsanov N, Abou Merhi R, Maiorano D

    2017 - EMBO J., 36(9):1182-1198

    Demander l'article complet28314779

    Rad18 is a maternal limiting factor that suppresses the UV-dependent DNA damge checkpoint in Xenopus embryos

    Kermi, C., Prieto, S., van der Laan, S., Tsanov, N., Recolin, B., Uro-Coste, E., Delisle, M-B., and Maiorano, D.

    2015 - Developmental Cell , 34(3):364-372

    Demander l'article complet26212134

    High Dub3 expression in mouse ESC couples the G1/S checkpoint to pluripotency

    Van der Laan, S., Crozet, C., Tsanov, N., and Maiorano, D

    2013 - Molecular Cell, 52, 3, 366-379

    Demander l'article complet24207026

    DNA polymerase k-dependent DNA synthesis at stalled replication forks is important for Chk1 activation

    Bétous R., Pillaire, M-J, Pierini, L., Van der Laan, S., Recolin B., Ohl-Séguy, E., Guo, C., Niimi, N., Gruz, P., Nohmi, T. Friedberg, E., Cazaux, C., Maiorano, D* and Hoffmann J-S*. * corresponding authors

    2013 - EMBO Journal, 32(15):2172-85

    Demander l'article complet23799366
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    Publications de l'équipe

  • Régulation de la DDR au cours du développement embryonnaire

    La DDR est inefficace pendant les premières étapes du développement embryonnaire. Les raisons de cette régulation et ses bases moléculaires ne sont pas bien comprises. Nous avons exploré cette problématique chez les embryons précoces de l’amphibien Xenopus laevis (xénope) et chez les cellules souches embryonnaires de souris (cellules ES).
    Chez le xénope nous avons découvert que la DDR est inefficace car les embryons contournent de façon très efficace les lésions de l’ADN par l’activation constitutive de la synthèse d’ADN translésionnelle. Cette régulation empêche l’arrêt de la synthèse d’ADN devant les lésions et par conséquent l’activation de la DDR (Figure 1). Ceci est dû à l’expression élevée du régulateur majeur de la translésion, l’ubiquitine ligase Rad18, pendant les premiers cycles de divisions embryonnaires. Son niveau décline ensuite à des étapes plus tardives, avant l’activation de la transcription du zygote, la transition de mid-blastula (MBT ; Kermi et al., Dev Cell 2015). Nous sommes en train d’explorer les conséquences de l’activation constitutive de la translésion sur la stabilité du génome au cours du développement embryonnaire.

    figure 2 fr
    Figure 1. L’activation constitutive de la translésion inhibe l’activation de la DDR pendant l’embryogenèse précoce du xénope. (Adapté de Kermi et al., Dev Cell 2015).

    Les cellules souches embryonnaires de souris (ES) sont également caractérisées par une faible activation de la DDR, au niveau du checkpoint de la transition entre la phase G1 et S du cycle cellulaire. De ce fait les cellules ES montrent plusieurs signes d’instabilité génomique. Nous avons découvert que l’inhibition de ce checkpoint est dû à la stabilisation de la protéine phosphatase CDC25A, un régulateur majeur de la transition G1/S (Figure 2). Nous avons aussi identifié son régulateur, l’ubiquitine hydrolase Dub3 et montré que son expression est sous contrôle de deux facteurs de pluripotence, Esrrb et Sox2 (van der Laan et al., Mol Cell 2013). Nous voudrions maintenant comprendre les bases moléculaires de l’instabilité génomique observée chez les cellules souches embryonnaires et les cellules pluripotentes induites (iPSs) afin de pouvoir améliorer leur utilisation en médecine régénérative.

    figure 2 fr
    Figure 2. Le niveau d’expression de Dub3 dans les cellules souches embryonnaires de souris contrôle le checkpoint de G1/S et l’état pluripotent.

    Implication de la translésion dans la résistance thérapeutique

    Nous avons pu montrer que l’augmentation de l’expression de Rad18 dans les cellules somatiques humaines par elle-même est suffisante à activer la translésion de façon constitutive et inactiver la DDR, comme observé chez les embryons précoces (Figure 3). Dans ces conditions les cellules montrent une augmentation de la résistance à des agents qui endommagent à l’ADN, ce qui inclut des agents thérapeutiques, comme le cisplatine. Nous avons aussi observé une forte expression de Rad18 dans les cellules souches cancéreuses de glioblastome (Kermi et al., Dev Cell 2015), un cancer du cerveau qui montre une résistance extraordinaire à la thérapie. Nous sommes en train d’explorer la possibilité d’exploiter Rad18 comme nouvelle cible thérapeutique dans le traitement de ce cancer.

    figure 3 fr
    Figure 3. L’expression ectopique de Rad18 dans les cellules somatique humaines (+ Rad18 – UV) est suffisante à induire la formation spontanée de foyers nucléaires de translésion.

    Identification de nouveaux gènes de la DDR

    Dans le but d’identifier des nouveaux régulateurs de cette voie de signalisation nous avons entrepris un crible in vitro et identifié cinq gènes candidats. Un de ces gènes corresponds à l’ARN hélicase Ddx19 qui a été précédemment impliquée dans l’export de l’ARN messager du noyau vers le cytoplasme. Nous avons montré une nouvelle fonction de Ddx19 dépendant de la DDR (Figure 4), et en particulier de la voie ATR/Chk1, dans la résolution de structures aberrantes qui se forment suite à conflits entre réplication et transcription, les hybrides ARN:ADN ou boucles-R (R-loops, Hodroj et al., EMBO J 2017). Nous sommes en train de déterminer les bases moléculaires de cette nouvelle fonction de Ddx19. Nous sommes également en train de caractériser la fonction des quatre autres gènes identifiés lors de ce crible.

    figure 4 fr
    Figure 4. Modèle schématique de la fonction de Ddx19 dépendante d’ATR dans la résolution de boucles-R nucléaires.
  • Course and current status

    Since April 2007. Group leader of the "Genome Surveillance and Stability" team at the Institute of Human Genetics of Montpellier (France). Biochemistry and Cell Biology of DNA damage and replication checkpoints.
    2001. Staff researcher employed by INSERM at the CNRS Institute of Human Genetics of Montpellier (France).
    1997-2001. Postdoctoral fellow at the Institute Jacques Monod (Paris, France), then at the Institute of Human Genetics of Montpellier (France). Biochemistry of DNA replication in Xenopus in vitro systems.
    1996. Research Assistant at the University of Oxford.
    1995. PhD at the University of Oxford (England, UK). Cell cycle regulation of DNA replication in fission yeast.

    Membership

    • Member of Trinity College, Oxford (England, UK)
    • Member of Faculty of 1000 Biology “Nuclear Structure and Function Section”
    • Member of the French Society of Cell Biology
    • Biography published by Marquis “Who’s Who in the World”, “Who’s Who in Healthcare and Medicine”, “ Who’s Who in Science and Engineering”.
    • Academic editor at PloS One
    • Member of the editorial board of faculty of Faculty of 1000 Research