Rôle de la phosphorylation de l'ADN polymérase α dans les mécanismes liés à la recombinaison homologue dans la mitose et la méiose

Role of DNA polymerase α phosphorylation in homologous recombination-related mechanisms in Mitosis and Meiosis

• Auteur / Autrice : Juan de Dios Barba tena
• Direction : Étienne Schwob
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 13/12/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-….)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IGMM - Institut de Génétique Moléculaire de Montpellier
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Réplication et instabilité génomique
• Jury : Président / Présidente : Armelle Lengronne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Etienne Schwob, Sarah Lambert, Jose Antonio Tercero orduña, Aurèle Piazza, Nicolas Talarek
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sarah Lambert, Jose Antonio Tercero orduña

Mots clés

Mots clés libres

Génétique

Réplication de l'ADN

Recombinaison

Cycle cellulaire

Levure

Genetics

DNA replication

Recombination

Cell cycle

Yeast

Résumé

L'instabilité du génome est une épée à double tranchant pour les cellules, car c'est la principale force de l'évolution mais aussi une caractéristique des maladies humaines comme le cancer. Pour cette raison, les cellules ont des mécanismes finement régulés qui favorisent de faibles doses d'instabilité du génome. Beaucoup d'entre eux reposent sur la recombinaison homologue (RH), mais leurs objectifs spécifiques et leur machinerie moléculaire sont encore à l'étude. Des travaux fondateurs du laboratoire ont démontré que les cellules peuvent entrer en mitose avec une réplication incomplète de l'ADN, ce qui conduit à la survie des cellules mais aussi à l'augmentation de l'instabilité du génome. Dans ce travail, nous avons étudié les conséquences de la phase S prolongée dans les cellules et démontré que, dans ces conditions, les cellules s'arrêtent en mitose et effectuent la synthèse d'ADN mitotique (MiDAS) via un mécanisme lié aux RH pour survivre. Fait important, nous avons découvert un acteur important pour ce processus, la phosphorylation de l'ADN polymérase α. Cette phosphorylation est essentielle à la survie des cellules à phase S étendue en favorisant l'élimination de Polα de la chromatine et la perturbation des interactions avec le réplisome. Ainsi, nous pointons la phosphorylation de Polα dans le cadre d'un mécanisme de modélisation du réplisome pour initier efficacement MiDAS. Fait important, nous avons également démontré que la phosphorylation de Polα est nécessaire pour une méiose efficace, un autre mécanisme dépendant des RH, soulignant ainsi un rôle général de la phosphorylation de Polα dans la recombinaison homologue. Nous croyons qu'une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents qui favorisent l'instabilité du génome aidera non seulement à mieux comprendre l'évolution du génome, mais aussi pour les situations qui exploitent ces mécanismes comme les cellules cancéreuses.

Genome instability is a double edge sword for cells, as it is the main force of evolution but also a hallmark for human diseases like cancer. For this reason, cells have finely regulated mechanisms that promote low doses of genome instability. Many of them rely on homologous recombination (HR), but their specific purposes and molecular machinery are still under investigation. Seminal work from the lab demonstrated that cells can enter mitosis with uncomplete DNA replication, and this leads to cells survival but also to increase genome instability. In this work, we studied the consequences of extended S phase in cells and demonstrated that, in these conditions, cells arrest in mitosis and perform mitotic DNA synthesis (MiDAS) via HR-related mechanism to survive. Importantly, we discovered an important player for this process, DNA polymerase α phosphorylation. This phosphorylation is essential for survival of cells with extended S phase by promoting the removal of Polα from chromatin and disruption of interactions with the replisome. Thus, we point Polα phosphorylation as part of a mechanism of replisome modeling to efficiently initiate MiDAS. Importantly, we also demonstrated that Polα phosphorylation is required for efficient meiosis, another HR-dependent mechanism, thus pointing at a general role of Polα phosphorylation in homologous recombination. We believe that a better understanding of the underlaying mechanisms that promote genome instability will help not only to better understand genome evolution, but also for situations that exploit these mechanisms like cancer cells.