YAP comme régulateur du programme de réplication de l'ADN

YAP as a Regulator of DNA Replication Timing

• Auteur / Autrice : Rodrigo Meléndez García
• Direction : Muriel Perron, Odile Bronchain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 30/09/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté de médecine
• Jury : Président / Présidente : Sarah Lambert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Charles Cadoret, Muriel Umbhauer, Luc Paillard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Charles Cadoret, Muriel Umbhauer

Mots clés

Mots clés contrôlés

ADN -- Réplication

Xénopes

Mots clés libres

Réplication de l'ADN

Cellules souches

Voie de signalisation Hippo/YAP

DNA replication

Stem cells

Hippo/YAP signaling pathway

Résumé

Une cellule souche est capable de s’auto-renouveler et de générer des cellules différenciées après division cellulaire. La duplication complète de son génome doit être exempte d'erreurs afin d'éviter la propagation aux cellules filles de mutations délétères. Chez les eucaryotes, il a été montré que des segments d’ADN sur les chromosomes se répliquent de manière coordonnée et à des moments définis pendant la phase de synthèse, un processus appelé programme spatio-temporel de réplication de l'ADN (RT). Des changements majeurs dans le RT sont corrélés avec les changements de détermination des cellules souches et associés à l'organisation et à l’expressivité du génome. Malgré ce rôle central, les mécanismes qui sous-tendent le contrôle du RT restent méconnus. Mon laboratoire a mis en évidence que YAP, l'effecteur en aval de la voie de signalisation Hippo impliquée dans la croissance cellulaire, régule la vitesse et la chorégraphie de la réplication de l’ADN des cellules souches rétiniennes chez l’amphibien xénope. Ces données révèlent YAP comme un nouvel acteur moléculaire dans le contrôle du RT. Pour tester l’implication directe de YAP dans la dynamique de réplication de l’ADN, nous avons tiré profit du système in vitro d’extraits d'œufs de xénope dans lequel toutes les étapes du processus sont reproduites de manière synchrone. Nous montrons que YAP est recruté à la chromatine pendant la réplication et que ce processus se produit seulement après la phase d’initiation des origines de réplication. Des extraits déplétés de la protéine YAP présentent une accélération de la vitesse de réplication et une augmentation du nombre de sites d’activation de la synthèse de l’ADN. Par ailleurs, nous avons identifié RIF1 (Rap1-Interacting Factor 1 ou Replication Timing Regulatory Factor 1), un des rares régulateurs connus du RT, comme un nouveau partenaire de YAP. Comme pour YAP, la perte de fonction de RIF1 dans les embryons de xénope conduit à un phénotype de petit œil et à la dérégulation du RT dans les cellules souches rétiniennes.Dans l'ensemble, nos résultats montrent l’implication de YAP dans le contrôle de la dynamique de réplication de l’ADN et révèlent RIF1 comme un nouveau partenaire dans ce processus. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives d’étude quant à l’importance biologique de cette interaction YAP-RIF1 dans le contrôle du RT et sa pertinence comme cible pour influencer le devenir des cellules souches.

Stemness could be defined as a state in which a cell is able to self-renew and/or to differentiate after cell division. Before this happens, exhaustive duplication of the genome free of errors must occur in order to avoid deleterious mutations, a hallmark of cancer. Thus, DNA replication is particularly important to stem cells because of their continuous division capacities. Regarding DNA replication in eukaryotes, it was discovered that segments of chromosomes close in space, replicate in a coordinated manner during S phase, a process called replication timing. Moreover, major changes in replication timing correlate with cell differentiation, 3D chromatin architecture and transcription. However, the molecules that govern its regulation are poorly understood. Previously, my laboratory found that YAP, the downstream effector of the Hippo pathway, regulates S phase progression of retinal stem cells in Xenopus laevis. To test YAP function in the direct control of replication timing, we took advantage of the powerful in vitro DNA replication system of X. laevis egg extracts. Briefly, we discovered that YAP is recruited to replicating chromatin dependently of origin licensing. In addition, YAP depleted extracts showed increased DNA synthesis and origin activation; revealing that YAP normal function is to slow-down replication by limiting origin firing. Interestingly, we found Rif1, a major regulator of replication timing, as a novel partner of YAP. In vivo, Rif1 expression overlaps that of Yap within the stem cell compartment of the Xenopus retina. Knockdown of Rif1 leaded to a small-eye phenotype and alterations in replication foci of retinal stem cells, resembling the effect observed in YAP deficient cells. Finally, early-embryonic depletion of both molecules resulted in a strikingly acceleration of cell division.Altogether, our findings unveil YAP implication in the regulation of replication dynamis and show Rif1 as a novel partner. Further investigation to analyze this interaction would help us to understand the biological relevance in the control of replication timing and whether it could be used as a target in regenerative medicine.