Rôle de l'isoforme ∆133p53 de la protéine p53 sur la dynamique des télomères et l'instabilité génomique

Role of p53 isoform ∆133p53 in telomere dynamics and in the induction of genomic instability

• Auteur / Autrice : Inès Salhi
• Direction : Anne-Laure Guieysse-peugeot, Laureline Roger
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2024
• Etablissement(s) : Paris, Muséum national d'histoire naturelle
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de la nature et de l'Homme : évolution et écologie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Structure et Instabilité des Génomes
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : SANTE (Structures des acides nucléiques, télomères et évolution)

Mots clés

Mots clés libres

Isoformes p53

Télomères

Instabilité génomique

Sénescence

P53

Δ133p53

P53 isoforms

Telomeres

Senescence

Genomic instability

P53

Δ133p53

Résumé

La protéine p53, aussi appelée « la gardienne du génome », est un facteur de transcription, conservé dans l'ensemble du règne animal, qui joue un rôle central dans la réponse aux stress cellulaires et dans le maintien de l'intégrité du génome. Le gène de p53 (TP53) peut produire plusieurs isoformes du fait de la présence de promoteurs alternatifs, de sites internes de démarrage de la traduction et d'épissage alternatif. Chez l'Homme, TP53 peut produire 12 isoformes (Bourdon JC, Genes Dev, 2005). L'une de ces isoformes, ∆133p53, serait conservée chez les primates haplorrhiniens (Joruiz SM, Cancers, 2020) et nous intéresse particulièrement dans l'équipe pour son implication dans la régulation physiologique de la sénescence réplicative. Cette dernière est un état d'arrêt irréversible du cycle cellulaire activé quand les télomères courts ont perdu leur fonction protectrice. Les télomères sont des structures nucléoprotéiques qui protègent les extrémités des chromosomes linéaires des cellules eucaryotes en les empêchant d'être reconnus par les facteurs de réparation de l'ADN comme des cassures double brins de l'ADN (de Lange T, Science, 2009). Du fait de la réplication incomplète des extrémités de l'ADN linéaire, les télomères des cellules somatiques humaines raccourcissent à chaque division cellulaire. Cette érosion progressive conduit à l'activation des voies de réponses à l'ADN endommagé et à l'entrée en sénescence dépendante de la protéine p53 (Fagagna F, Nature, 2003 ; Gire V, EMBO J, 2004). Les cellules qui échappent aux points de contrôle d'entrée en sénescence continuent de se diviser et leurs télomères raccourcissent jusqu'à atteindre une taille critique. Ils perdent alors leur fonction protectrice et deviennent capables de fusionner entre eux (Capper R, Genes Dev, 2007). Ces fusions télomériques sont une source d'instabilité génomique qui conduit à une mort cellulaire massive, appelée « crise télomérique ». Les fusions télomériques sont considérées comme un des événements mutationnels qui peut conduire à des réarrangements chromosomiques impliqués dans la progression en tumeur maligne. La sénescence cellulaire est ainsi un mécanisme suppresseur de tumeur qui bloque la prolifération des cellules dont les télomères sont devenus trop courts pour être fonctionnels et la protéine p53 joue un rôle clé dans son induction et son maintien. L'isoforme ∆133p53 peut inhiber p53 par un effet dominant négatif. Elle possède aussi des fonctions propres indépendantes de p53. Dans les cellules normales, l'expression de ∆133p53, à un niveau basal, est nécessaire pour que ces dernières puissent proliférer car ∆133p53 inhibe p53. La dégradation de ∆133p53 est requise pour lever l'inhibition de p53 et pour l'entrée en sénescence réplicative (Fujita K, Nat Cell Biol, 2009 ; Horikawa I, Nat Commun, 2014). La surexpression de cet isoforme permet aux cellules d'échapper à la sénescence et de continuer de se diviser. Nos données préliminaires montrent que cette extension du pouvoir prolifératif est associée à une augmentation des fusions télomériques, de l'instabilité génomique et s'achève par la mort des cellules. Bien que ∆133p53 soit impliquée dans le contrôle de l'entrée en sénescence, son rôle sur la dynamique des télomères et les conséquences de sa dérégulation reste encore largement inexplorés. Dans ce contexte, les objectifs de ce projet sont : 1/ Etudier l'impact de ∆133p53 sur la dynamique des télomères. 2/ Décrypter les mécanismes moléculaires par lesquels ∆133p53 induit des fusions télomériques et de l'instabilité génomique.

The protein p53 is known as “the guardian of the genome”. This transcription factor is a key regulator of the cellular stress response and the successful maintenance of genome integrity. P53 gene (TP53) encodes several isoforms which are the result of alternative promoter usage, alternative splicing and the presence of internal ribosome entry sites. To date, 12 isoforms of p53 have been identified in humans (Bourdon JC, Genes Dev, 2005). One of these isoforms, ∆133p53, which is thought to be conserved in haplorrhine primates (Joruiz SM, Cancers, 2020), is of particular interest for our team because of its function in the physiological regulation of senescence. Senescence is a state of permanent cell cycle arrest triggered, among other inducers, by short dysfunctional telomeres. Telomeres are nucleoprotein structures that cap and protect the natural ends of linear chromosomes in eukaryote cells. One of their main functions is to prevent chromosome extremities from being recognized as DNA double strand breaks (DSB) by the DNA repair machinery (de Lange T, Science, 2009). In human somatic cells, telomeres shorten at each cell division because of the incomplete replication of linear chromosomes. Telomere erosion ultimately leads to a partial loss of telomere function and triggers a p53/Rb-dependent cell cycle arrest, called senescence (Fagagna F, Nature, 2003; Gire V, EMBO J, 2004). In the absence of fully functional DNA damage check-points, telomeres keep shortening, with ongoing cell divisions, up to a length at which they become dysfunctional and can fuse with other telomeres or non-telomeric loci (Capper R, Genes Dev, 2007). Telomere fusions result in a state of genomic instability and massive cell death, known as telomere crisis, which may contribute to the acquisition of large-scale genomic rearrangements and cancer progression. Thus, cellular senescence can be considered as a tumour suppressor mechanism which prevents the proliferation of cells with short dysfunctional. The protein p53 plays a crucial role in inducing and maintaining this state of senescence. ∆133p53 isoform can act as a regulator of p53 by a dominant negative effect but can also exert gain of function activities. In normal cells, the expression of ∆133p53 at a basal level is required for cell proliferation because of ∆133p53's dominant negative effect on p53. And the downregulation of ∆133p53 is required for the induction of senescence (Fujita K, Nat Cell Biol, 2009; Horikawa I, Nat Commun, 2014). On the other hand, overexpression of ∆133p53 isoform in normal human primary cells leads to a bypass of senescence and an extension of the proliferative lifespan. Our preliminary data show that the bypass of senescence in these cells is associated with an increase of telomere fusions and genomic instability. In this context, the goal of this project will be: 1/ To study the impact of ∆133p53 on telomere dynamics (telomere length and fusions). 2/ To decipher the mechanisms by which ∆133p53 induces telomere fusions and genomic instability.