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GUSTAVE ROUSSY
1er centre de lutte contre le cancer en Europe, 3 000 professionnels mobilisés

Réparation de l'ADN

Co-directeurs
Dr Murat Saparbaev
Tél.: +33 (0)1 42 11 54 04

Dr Alexander Ishchenko
Tél.: +33 (0)1 42 11 54 05

Pavillon de recherche 2, Niveau 4

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Réparation de l'ADN

Equipe Réparation de l’ADN

Cette équipe est rattachée à l’UMR 8200

Thèmes de recherche

L'activité scientifique de l'équipe a été consacrée à l’étude des processus destinés à maintenir l’intégrité du génome. Dans les organismes aérobies, les espèces réactives de l'oxygène (ROS) sont générées en continu, dans la chaîne respiratoire ou chaîne de transport d'électrons qui est localisée dans la membrane interne des mitochondries. L’ADN cellulaire est continuellement endommagé par les ROS qui sont à l'origine du stress oxydatif dans les cellules. La persistance de bases modifiées générées par les ROS dans le génome entraine de nombreuses pathologies parmi lesquelles le cancer, les maladies neurodégénératives et le vieillissement prématuré. Les spécificités cliniques des maladies héréditaires liées à des défauts de réparation de l’ADN tels que le syndrome de Cockayne et l'anémie de Fanconi indiquent la nature complexe des dommages endogènes subis par l'ADN incluant les adduits encombrants et les pontages inter-brins d’ADN. Nos objectifs généraux sont d'étudier les mécanismes moléculaires impliqués dans la réparation des dommages oxydants et complexes de l'ADN. Voici les trois axes principales de nos recherches.

Thème 1 : Rôle de la voie de réparation par incision de nucléotides.

(Responsable : Dr. Saparbaev)

Réparation de l'ADN

Au cours de nos travaux précédents, nous avions établi l'existence d’une nouvelle voie de réparation des bases oxydées par incision de nucléotide (NIR), indépendante de la voie classique de réparation par excision de base (BER). Cette voie implique une AP endonucléase (APE1 chez l’homme) capable d’inciser le brin de l'ADN en 5’ du nucléotide oxydé et de produire directement une extrémité 3’-hydroxyle, propre à la synthèse réparatrice par l'ADN polymérase. En effet la voie NIR est couplée au processus de réplication de l’ADN, contrairement à la voie classique BER. L’efficacité et l’importance de cette voie sont confirmées par les résultats biologiques montrant que la délétion des gènes NIR induit une extraordinaire sensibilité aux agents oxydants. Dans le cadre de ce projet nous prévoyons d’étudier:

  • Les bases structurales de la reconnaissance des dommages de l'ADN par les endonucléases de la voie NIR;
  • Les rôles biologiques de l'activité NIR dans des cellules humaines et en particulier dans l'acquisition de la chimio- et radiorésistance par les cellules tumorales;
  • Le mécanisme moléculaire de la fonction redox de la protéine APE1 humaine impliqué dans l’activation des facteurs de transcription.

Thème 2 : Réparation des lésions complexes de l’ADN et coordination des étapes impliquées dans la réparation de l’excision de l’ADN

(Responsables Dr. Saparbaev et Dr. Ishchenko)

Réparation de l'ADN

Les effets biologiques néfastes des rayonnements ionisants et des drogues anticancéreux sont corrélés, pour une quantité du stress donné, à la génération des lésions complexes de l’ADN (LCADN) incluant les pontages interbrins (PIBs), les adduits encombrants et des lésions groupées. Contrairement aux lésions simples de l’ADN comme les bases oxydées et les sites abasiques, les LCADN sont fortement cytotoxiques, car les deux brins de l'ADN sont simultanément affectés et qu’aucun brin intact n'est disponible comme matrice. L’élimination des LCADN est très complexe et doit impliquer plusieurs voies différentes de réparation et de réponses cellulaires tels que BER, NIR, réparation par excision de nucléotide (NER), réparation des mésappariements (MMR), recombinaisons homologue (HR) et non-homologue (NHEJ) et le synthèse translésionnelle (TLS). Le laboratoire de Villejuif a établi deux nouveaux mécanismes de réparation alternatifs impliqués dans l'élimination des PIBs, des lésions groupées et des adduits encombrants d'ADN:
(1)    l’excision des PIBs induit par le psoralène se fait par BER via les ADN glycosylases de la famille Nei chez le colibacille et l'homme;
(2)    l'excision des résidus cyclo-dA à proximité d’une coupure d’ADN est réalisée par NIR grâce à des AP endonucléases (APE1 humaine et Xth chez colibacille).

    Ces voies ont l’avantage d’être rapides et simples, utilisant peu d’étapes et peu d’énergie. L'activation de ces voies alternatives peut expliquer la capacité des cellules cancéreuses à développer une résistance croisée aux chimio- et radiothérapies. Nous proposons d'étudier les nouveaux mécanismes de réparation alternatifs impliqués dans l'élimination de ces lésions complexes d'ADN générés soit par le stress oxydant ou les agents anticancéreux:

  • étude de la voie alternative de réparation des adduits encombrants et des lésions groupées de l'ADN;
  • étude de la voie alternative de réparation des pontages inter-brins de l'ADN;
  • identification des interactions protéine-protéine afin d'établir le mécanisme de la coordination les différents voies de réparation par le réseau multiprotéique et les voies de signalisation des lésions de l'ADN.

Thème 3 : Etude du rôle de la modification de l'ADN par les poly(ADP-ribose) polymérases (PARPs) dans la réponse cellulaire aux dommages à l'ADN.

(Responsable : Dr. Ishchenko)

Réparation de l'ADN

La poly-ADP-ribosylation (PARylation), assurée par les protéines de la famille des poly(ADP-ribose)polymérases (PARPs), correspond à une modification post-traductionnelle de protéines impliquées dans la régulation de plusieurs processus cellulaires y compris dans la réponse aux dommages de l'ADN et la coordination de la réparation de l’ADN. Une fois activées, les PARPs synthétisent des polymères d’ADP-ribose (PAR) à partir du nicotinamide adénine dinucléotide (NAD+). Ces protéines peuvent PARyler plusieurs protéines cibles y compris elles-mêmes (auto-modification). PARP1 et PARP2 représentent majorité de l’activité de PARylation dans les cellules. L’absence des PARPs a pour conséquence une hypersensibilité aux radiations ionisantes et aux agents alkylants. Nos études biochimiques récentes ont montrés que PARP1 & PARP2 catalyse une nouvelle modification post-réplicative de l'ADN en transférant des unités ADP-ribose au niveau des cassures des brins d'ADN et produisant ainsi un complexe covalent ADN-PAR. Ce processus peut déclencher la réparation efficace de l'ADN, mais si cette modification de l’ADN n’est pas éliminée par la glycohydrolase de PAR (PARG), elle aura un impact très cytotoxique. Ce nouveau type d'activité médiée par des PARPs nécessite une étude approfondie pour comprendre ses mécanismes moléculaires, son rôle dans la réponse cellulaire aux dommages de l'ADN et son application potentielle dans le traitement du cancer. Notre étude comporte quatre axes majeurs :

  • La détection de la PARylation de l'ADN dans les cellules soumis à un stress génotoxique ;
  • Caractérisation des mécanismes moléculaires de l’ADP-ribosylation de l’ADN in vitro et in vivo ;
  • Identification des protéines responsables de la reconnaissance et de l'enlèvement de cette modification de l’ADN ;
  • Identification des inhibiteurs spécifiques de l’hydrolyse des adduits ADN-PAR.

 

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