Rôle de l’organisation des chromosomes et de yH2A dans la mobilité globale de la chromatine après un dommage à l’ADN

Impact of chromosome organization and yH2A in global chromatin mobility upon DNA damage

• Auteur / Autrice : Etienne Almayrac
• Direction : Emmanuelle Fabre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Médecine. Microbiologie
• Date : Soutenance le 13/05/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génomes, biologie cellulaire et thérapeutiques (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Marc Nadal
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuelle Fabre, Marc Nadal, Karine Dubrana, Gaëlle Legube, Olivier Gadal
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Karine Dubrana, Gaëlle Legube

Mots clés

Mots clés contrôlés

Recombinaison homologue

Histone

Cassures double-brin de l'ADN

Chromatine

Chromosomes

Chromatine

Mots clés libres

Mobilité de la chromatine

Histone H2A

Organisation nucléaire

Chromosome dynamics

Histone H2A

Nuclear organization

Résumé

L’organisation non-aléatoire et la mobilité des chromosomes dans le noyau des cellules eucaryotes peuvent influencer plusieurs fonctions liées au métabolisme de l’ADN, y compris la stabilité du génome. Les cassures double-brin sont les dommages à l’ADN les plus dangereux pour la cellule. Différentes études sur la mobilité de la chromatine chez la levure après dommage à l’ADN ont montré une augmentation de la mobilité à la fois au niveau du locus endommagé mais aussi au niveau du génome non endommagée. Durant ma thèse, j’ai participé dans un premier temps à une étude qui décrit les mécanismes qui entraînent une augmentation globale de la mobilité après induction de multiples DSBs par traitement à la zéocine. Cette étude a permis de proposer l’hypothèse d’une rigidification globale de la chromatine, liée à la phosphorylation de l’histone H2A (yH2A), comme origine de l’augmentation globale de la mobilité après dommages. Dans un second temps, je me suis intéressé à la mobilité globale de la chromatine après une cassure double-brin unique, aux causes possibles de l’augmentation de la mobilité et à son importance lors de la réparation par recombinaison homologue (HR). Pour cela, j’ai construit un système THRIV (« Tracking Homologous recombination in vivo ») qui m’a permis de contrôler l’induction d’une DSB ciblée et de discriminer individuellement les cellules ayant réparé par HR au cours du temps. De plus, j’ai suivi par vidéomicroscopie la mobilité d’un locus sur un chromosome non-endommagé et mesuré ainsi les modifications de la mobilité globale de la chromatine après dommage. Ainsi, il a été démontré 1) qu’une unique DSB ciblée peut entraîner une augmentation de la mobilité d’un locus en trans lorsqu'elle a lieu à proximité d'un centromère 2) que la position spatiale d’une séquence donneuse, détermine probablement également l’augmentation de la mobilité globale de la chromatine après une DSB 3) que l’augmentation de la mobilité après DSB dépend de la phosphorylation de l’histone H2A (yH2A), mais pas du médiateur Rad9, contrairement à un contexte de multiples DSBs. Enfin, mes premiers résultats tendent à infirmer l’importance de l’augmentation globale de la mobilité sur l’efficacité de la recombinaison homologue. Ces travaux ont permis de renforcer l’hypothèse de yH2A comme cause principale et première de l’augmentation globale de la mobilité de la chromatine après dommage

The non-random organization and mobility of chromosomes in the nucleus of eukaryotic cells can influence DNA metabolisme and genome stability. Double-strand breaks are the most dangerous damages to the cell. Different studies of chromatin mobility after DNAdamage have been shown to increase mobility of the damaged locus, but also of undamaged genome region. During my thesis, I first participated in a study describing the mechanisms responsible for the increase of global chromatin mobility after multiple DSBs with zeocin. Results of this study made it possible to propose the hypothesis of a global chromatin stiffening, by phosphorylation of histone H2A (yH2A), as the main cause of the increase in global mobility after damage. In a second time, I was interested in global chromatin mobility after a single double-strand break, the possible causes of an increase of global mobility and its function during repair by homologous recombination (HR). For this, I designed a THRIV system (Tracking Homologous Recombination In Vivo) that allowed controling the induction of a targeted DSB and to discriminate individually the cells that repaired by HR over time. In addition, using time-lapse microscopy, I followed the mobility of a locus on an undamaged chromosome and thus measured changes in global chromatin mobility after damage. Thus, it has been demonstrated that 1) a single targeted DSB results in an increase in the mobility of a locus in trans when close to a centromere 2) the spatial position of a donor sequence, determine probably also the increase of global chromatin mobility after DSBand 3) the increase in mobility after DSB depends on the phosphorylation of histone H2A(yH2A), but not on the mediator Rad9, unlike in a context of multiple DSBs. Finally, my first results tend to invalidate the importance of the global increase of mobility on HR efficiency. This work reinforces the hypothesis of yH2A as the main and first cause of increase in global chromatin mobility after damage.