L'altération du niveau de la lamine B1 induit des défauts de réparation de cassures double-brin et un stress réplicatif

Altering the level of lamin B1 leads to double-strand break repair defects and replicative stress

• Auteur / Autrice : Angela Moussa
• Direction : Pascale Bertrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 12/01/2018
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire réparation et vieillissement (Fontenay-aux-Roses, Hauts-de-Seine)
• Jury : Président / Présidente : Sophie Zinn-Justin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascale Bertrand, Sophie Zinn-Justin, Philippe Pasero, Vincent Pennaneach, Virginie Petrilli, Mona Diab-Assaf
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Pasero, Vincent Pennaneach

Mots clés

Mots clés contrôlés

ADN -- Réplication

Enveloppe nucléaire

ADN -- Réparation

Mots clés libres

Lamine B1

53BP1

Instabilité du génome

Réparation CDB

Stress Réplicatif

Inflammation

Lamin B1

53BP1

Genome Instability

DSB repair

Replicative Stress

Inflammation

Résumé

La surexpression de la lamine B1, un composant majeur de l'enveloppe nucléaire, a été rapportée dans diverses tumeurs. Cependant, les causes et les conséquences de cette augmentation sur la stabilité du génome n'ont pas été étudiées à ce jour. En effet, l'instabilité du génome est considérée comme une caractéristique majeure des cellules cancéreuses. Pour assurer le maintien de la stabilité du génome, les cellules ont développé de multiples et complexes mécanismes parmi lesquels les voies de réparation de l'ADN et la gestion du stress réplicatif sont essentielles. Au cours de ma thèse, l'impact de l'augmentation de niveau de lamine B1 sur la stabilité du génome, en particulier sur la réparation de cassure double-brin (CDB) et sur le contrôle du stress réplicatif a été étudié. En effet, nous montrons qu'une augmentation de la lamine B1 entraîne une accumulation de CDB et leur persistance en réponse à l'irradiation (foyers γH2AX), en plus d'une sensibilité accrue à l'irradiation (formation de colonies et cassures chromosomiques). Les cellules surexprimant la lamine B1 montrent également des défauts de recrutement de 53BP1 aux sites de dommages d’ADN, couplés à une diminution de l'efficacité de la réparation de CDB par NHEJ (Non-Homologous End-Joining). De plus, nous avons identifié une interaction directe entre la lamine B1 et 53BP1 régulant le recrutement de ce dernier aux CDB. Nos résultats supportent un modèle dans lequel l'augmentation de la lamine B1 conduit à la séquestration de 53BP1, modifiant ainsi son recrutement aux CDBs. En parallèle, nous montrons que les cellules surexprimant la lamine B1 présentent des signes accrus de stress réplicatif tels que l'accumulation de foyers spontanés de p-RPA, l'augmentation des figures radiales lors du traitement par mitomycine C, et une sensibilité accrue au traitement par camptothécine. Nous avons en outre cherché à identifier les causes de l'augmentation du stress réplicatif dans ces cellules, et les conséquences potentielles, en particulier sur l'induction de phénotypes inflammatoires. En fait, nous montrons que la surexpression de la lamine B1 conduit à une diminution de l'efficacité de la réparation de CDB par la recombinaison homologue, couplée à un défaut de formation de foyers BRCA1 après irradiation. De plus, nous avons obtenu des données préliminaires suggérant une induction de l'inflammation lors de la surexpression de la lamine B1. En résumé, ce travail de Thèse a permis d’identifier un nouveau mécanisme régulant le recrutement de 53BP1 aux CDB par son interaction avec la lamine B1, et souligne le rôle de l'augmentation de la lamine B1 dans la promotion de l'instabilité génomique au moins partiellement par des défauts de réparation de CDB et une augmentation de stress réplicatif. Après confirmation de l'induction de phénotypes inflammatoires, nous aurions identifié des rôles de l'augmentation de la lamine B1 dans la promotion de deux caractéristiques majeures du cancer - l'instabilité génomique et l'inflammation - favorisant ainsi le rôle de la lamine B1 dans le développement tumoral et proposant cette dernière comme une cible thérapeutique antitumorale potentielle.

The overexpression of lamin B1, a major component of nuclear envelope, has been reported in various tumors. However, the causes and consequences of this increase on the genome stability have not been studied to date. Indeed, genome instability is considered a major hallmark of cancer cells. To ensure the maintenance of genome stability, cells have developed multiple complex mechanisms among which pathways of DNA repair and replication stress management are essential. Therefore, during my thesis the impact of an increased lamin B1 level on genome stability, in particular on double-strand break (DSB) repair and on the control of replication stress was studied. Indeed, we show that increased lamin B1 leads to an accumulation of DSBs and their persistence in response to irradiation (γH2AX foci), in addition to an increased sensitivity to irradiation (colony formation and chromosomal breaks). Lamin B1 overexpressing cells also show defects in the recruitment of 53BP1 to damage sites, coupled to a decreased efficiency of DSB repair by Non-Homologous End-Joining. Moreover, we identified a direct interaction between lamin B1 and 53BP1 regulating the latter’s recruitment to DSBs. Our results support a model where increased lamin B1 leads to the sequestration of 53BP1, thereby altering its recruitment to DSBs. In parallel, we show that cells overexpressing lamin B1 display increased signs of replication stress such as accumulation of spontaneous p-RPA foci, increased radial chromosomes upon mitomycin C treatment, and enhanced sensitivity to treatment with camptothecin. We further aimed to identify the causes of the increased replication stress in these cells, in addition to the potential consequences, in particular on the induction of inflammatory phenotypes. In fact, we show that lamin B1 overexpression leads to a decreased efficiency of DSB repair by Homologous Recombination, coupled to a defect in irradiation-induced BRCA1 foci formation. In addition, we obtained preliminary data suggesting a possible induction of inflammation upon lamin B1 overexpression. Altogether, this work identifies a novel mechanism regulating the recruitment of 53BP1 to damage sites through its interaction with lamin B1, and highlights the role of increased lamin B1 in promoting genome instability at least partially through defective DSB repair and increased replication stress. Upon confirming the induction of inflammatory phenotypes, we would have identified roles of increased lamin B1 in promoting two major hallmarks of cancer – genomic instability and inflammation - thereby favorizing a role for lamin B1 in tumor development and proposing the latter as a potential anti-tumor therapeutic target.