Rôle de la dérégulation de la Lamine B1 dans l'instabilité génomique et l'inflammation : deux caractéristiques du cancer

Role of Lamin B1 dysregulation in two Enabling Forces of Cancer : Genome Instability and Inflammation

• Auteur / Autrice : Paula Victoria Fontanilla Ramirez
• Direction : Pascale Bertrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 30/11/2020
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire réparation et vieillissement (Fontenay-aux-Roses, Hauts-de-Seine)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Jury : Président / Présidente : Karine Dubrana
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Charles Cadoret, Antoine Muchir, Sandrine Caputo
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Charles Cadoret, Antoine Muchir

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cancer

ADN -- Réplication

Inflammation

ADN -- Réparation

Mots clés libres

Lamine B1

Instabilité du génome

Stress de réplication

Recombinaison homologue

Inflammation

Lamin B1

Genetic instability

Replication stress

Homologous recombination

Inflammation

Résumé

La Lamine B1 (LMNB1) est un composant principal de la lamine nucléaire (LN), un élément structurel principal de l'enveloppe nucléaire. La LMNB1 est impliquée dans la régulation de nombreuses fonctions cellulaires au-delà de son rôle structural de l’enveloppe nucléaire. La dérégulation de la Lamine B1 a été observée dans plusieurs types de tumeurs. Néanmoins, aujourd'hui, les causes ou les conséquences de ces altérations restent inconnues. Il est à noter que les cellules cancéreuses ont une signature englobée dans le terme « caractéristiques du cancer ». Des études récentes relient deux de ses caractéristiques et forces habilitantes à la transition du cancer : l’instabilité du génome et l'inflammation du microenvironnement tumoral par la présence dans le compartiment cytoplasmique de fragments d’ADN nucléaire dérivé de la persistance des dommages à l’ADN. Par la suite, ces fragments d’ADN sont détectés par des senseurs cytoplasmiques et déclenchent la réponse immunitaire innée. Au cours de mon projet de thèse, je me suis intéressée à l’influence de l’augmentation de la Lamine B1 sur la stabilité du génome, plus précisément, dans l'induction du stress de réplicatif et de la voie de recombinaison homologue (RH), une voie principale de réparation des cassures a double-brin (CDB). En effet, nous montrons que les niveaux augmentés de Lamin B1 conduisent à l’accumulation de DSB et à l’augmentation des foyers de pRPA spontanés dans les cellules en phase S associés à l’activation de pCHK1. De plus, lors de la surexpression de la laminB1, les cellules présentent une sensibilité accrue à la camptothécine. Les cellules surexprimant la Lamin B1 présentent également une incidence élevée de figures radiales lors du traitement à la mitomycine C couplée à une efficacité réduite de la réparation des cassures a double-brin par recombinaison homologue (HR). Fait intéressant, dans les cellules surexprimant la Lamin B1, la formation de foyers de BRCA1 et RAD51 est altérée post irradiation et lors d’un stress réplicatif induit chimiquement. De plus, nous avons obtenu des données préliminaires suggérant une possible signalisation défectueuse de protéines impliquées dans la réparation des dommages à l’ADN, expliquant la déficience de HR observée. De plus, la Lamin B1 augmentée est associée à une sensibilité à une drogue utilisée dans le traitement de types spécifiques de tumeurs. Pour évaluer l'impact de l'augmentation des niveaux de Lamin B1 dans l'induction d'une réponse inflammatoire, nous avons établi un modèle cellulaire inductible TET-LMNB1 contrôlé par la doxycycline. De manière remarquable, le traitement à la doxycycline dans les cellules TET-LMNB1 favorise l'augmentation des facteurs inflammatoires et confirme l'altération de la RH précédemment observée. Dans l'ensemble, nos données mettent en évidence un nouveau rôle de la Lamin B1. En effet, l'augmentation de cette protéine contribue à l'induction de l'instabilité du génome à travers l'augmentation du stress réplicatif, et l'altération de la réparation du DSB par recombinaison homologue. L'induction de facteurs inflammatoires observés, suggère que la Lamin B1 pourrait participer à la relation récemment décrite de deux caractéristiques du cancer, l'instabilité génomique et l'inflammation.

Lamin B1 (LMNB1) is a main element of the nuclear lamina (NL), a main structural component of the nuclear envelope. LMNB1 is involved in the regulation of many cellular functions beyond promoting structure and support to the nuclear compartment. Interestingly, Lamin B1 dysregulations have been reported in several types of tumors, especially an increase of lamin B1 expression. Yet, today the causes or consequences of this alterations remain elusive. Of note, cancer cells are characterized by signature features encompassed in the term hallmarks of cancer. Recent reports link two enabling forces to the cancer transition, the instability of the genome and the tumor-promoting inflammation by the presence of DNA damage-derived self-DNA in the cytoplasmic compartment. Subsequently, DNA is sensed by cytoplasmic sensors and triggers the innate immune response. During my thesis project, I focused on the influence of Lamin B1 increase in the stability of genome. Specifically, in the induction of replication stress and homologous recombination pathway, a main double-strand break (DSB) repair pathway. Indeed, we evidence that augmented Lamin B1 levels lead to the accumulation of DSBs and the augmentation of spontaneous pRPA foci in S-phase cells along with the activation of pCHK1. Additionally, upon lamin B1 overexpression, cells present an acute sensitivity to camptothecin. Lamin B1 overexpressing cells also display an increased incidence of radial figures upon Mitomycin C treatment coupled with a decreased efficiency of DSB repair by homologous recombination (HR). Interestingly, in cells overexpressing Lamin B1, BRCA1 and RAD51 foci formation was impaired upon irradiation and replication stress chemically induced. In addition, we obtained preliminary data suggesting a possible defective signaling, plausibly explaining the HR impairment observed. Moreover, augmented Lamin B1 associate with sensitivity to a chemical factor used in the treatment of specific types of tumors. Furthermore, to assess the impact of increasing Lamin B1 levels in the induction of an inflammatory response, we establish a TET-LMNB1 inducible cell model controlled by doxycycline. Remarkably, doxycycline treatment in TET-LMNB1 cells promotes the augmentation of inflammatory factors and confirms the impairment of HR previously observed. Altogether, our data highlights a new role of Lamin B1 overexpression in the induction of genome instability through the increase of replication stress and the impairment of DSB repair by homologous recombination. Moreover, the induction of inflammatory factors observed upon Laming B1, suggest that Lamin B1 might participate in the recently described crosstalk of two hallmarks of cancer, genomic instability and inflammation.