Lien entre la signalisation des dommages de l'ADN et l'adaptation cellulaire à l'hypoxie : deux nouveaux rôles pour ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated) et DNA-PK (protéine Kinase dépendante de l'ADN)

par Marielle Ousset

Thèse de doctorat en Cancérologie

Sous la direction de Catherine Muller.

Soutenue en 2010

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    L'existence de zones hypoxiques est fréquemment observée dans les tumeurs humaines. Le régulateur central de la réponse à l'hypoxie est un facteur de transcription, HIF-1 (Hypoxia Inducible Factor 1), qui induit la transcription d'un grand nombre de gènes cibles, permettant l'adaptation des cellules à cet environnement hostile. HIF-1 est composé d'une sous-unité alpha, dégradée en normoxie, et d'une sous-unité beta constitutivement exprimée. Des arguments récents de la littérature suggèrent que l'hypoxie est impliquée dans l'activation de voies de réponse aux dommages de l'ADN. Cependant, les mécanismes d'initiation et les conséquences de leur activation sont peu connus. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée à une famille de protéines de réponse au stress, les analogues de PI3K (Phosphatidyl Inositol 3 Kinase Like Kinase ou PI3KKs), comprenant entre autre les protéines ATM et DNA-PK et j'ai étudié leur activation en hypoxie et leur impact sur l'accumulation de HIF-1. Ainsi dans un premier temps, nous avons pu montrer que l'absence chronique de la protéine ATM est associée à une augmentation de l'expression des deux sous-unités alpha et beta du complexe HIF-1, en normoxie et en hypoxie. Outre un rôle dans l'adaptation à l'hypoxie, cet effet serait important afin d'expliquer certains aspects de l'Ataxie Telangiectasie, syndrome associé à l'absence d'ATM chez l'homme. Dans un deuxième temps, nous avons observé une activation d'ATM en condition d'hypoxie sévère (< 0. 1 % O2), avec de faibles conséquences sur l'accumulation de HIF-1. En revanche, nous avons montré que la protéine DNA-PK, impliquée dans la réparation des cassures doubles brins de l'ADN (CDBs), est activée en hypoxie, dès 1 % d'O2. Nos résultats suggèrent que la DNA-PK serait activée par une voie non classique, indépendante des CDBs. L'hypoxie est associée à des modifications des histones, parmi lesquelles l'acétylation, et nous avons démontré que ces modifications de la chromatine sont responsables de l'activation de la DNA-PK dans ces conditions. De plus, l'activation de la DNA-PK est impliquée dans le contrôle de la stabilité de HIF-1alpha, permettant l'adaptation cellulaire à l'hypoxie. Ensemble, nos résultats montrent un rôle des PI3KKs dans la régulation de HIF-1 et suggèrent que l'hypoxie induit une réponse aux dommages de l'ADN, favorisant l'adaptation des cellules à ce stress environnemental.

  • Titre traduit

    New role of ATM (Ataxia Telangiectasia mutated) and DNA-PK (DNA dependant proteine kinase) ,in hypoxic stress response through HIF-1(Hypoxia Inducible Factor 1) regulation


  • Résumé

    Hypoxia is a frequent microenvironmental stress observed in human tumours. The key regulator of the cellular response to oxygen deprivation is the transcription factor, HIF-1 (Hypoxia Inducible Factor 1) whose function resulting in the induction of a plethora of target genes that collectively confers cellular adaptation to hypoxia. HIF-1 is comprised of an alpha sub-unit that is mainly targeted for degradation in normoxia whereas its beta sub-unit is constitutively expressed. Emerging evidences suggest that hypoxia induce a DNA damage response (DDR). However, the mechanism involved in the initiation of this DDR and the consequences of its activation are unknown. The goal of our project was to investigate the role of two proteins, which are involved in DDR belonging to the PI3KKs (Phosphatidyl Inositol 3 Kinase Like Kinase) family, ATM and DNA-PK, in the hypoxic response. We studied their activation and the consequences on HIF-1 accumulation in these conditions. So as a first step, we have demonstrated that the loss of ATM positively regulates the expression of both sub-units of HIF-1, in normoxia and hypoxia. Besides its role in the cellular adaptation to hypoxia, this effect might be important to explain some clinical features of Ataxia Telangiectasia, the disease associated to the mutation of ATM gene in humans. Moreover, we observed ATM activation in severe hypoxia (less than 0. 1% O2), with no consequences on HIF-1 accumulation. On the other hand, we have reported that DNA-PK, involved in double strand breaks (DSBs) signalling and repair, is activated in mild hypoxic conditions (less than 1 % O2). Our results suggest that its activation is independent from DSBs. Hypoxia is associated to histones modifications including acetylation and we demonstrated that these chromatin modifications are responsible for DNA-PK activation in hypoxic conditions. Finally, we have demonstrated that once activated DNA-PK regulates the stability of HIF-1alpha, promoting the cellular adaptation to hypoxia. Taken together, our results show a role of PI3KKs in HIF-1 regulation and suggest that hypoxia initiates DNA damage like-response, contributing to the adaptative response of cells to hypoxic conditions.

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  • Détails : 1 vol. (100 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 86-100

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2010TOU30058
  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire de santé (Paris). Pôle pharmacie, biologie et cosmétologie.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : MFTH 7879
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