La Zona Pelúcida es la matriz extracelular que rodea a los ovocitos de vertebrados, cumple roles trascendentales en la reproducción, incluyendo el reconocimiento y unión de gametos especie-específico, inducción de la reacción acrosómica (RA) del espermatozoide, el bloqueo de la poliespermia, mantiene la integridad del embrión temprano durante su transición por el oviducto; está constituida por tres glicoproteínas: ZP3 que induce RA; ZP1, estructural, que interconecta a ZP3 y ZP2. ZP2 es la molécula de unión secundaria, interactúa con los receptores espermáticos expuestos después de RA siendo necesaria para mantener la unión del espermatozoide al ovocito, su modificación proteolítica después de la fertilización permite el bloqueo de la poliespermia. ZP2 participa también en la organización, el desarrollo y maduración del ovocito, puesto que mantiene consistente la matriz y la interacción entre las células periféricas y la célula germinal. Se caracterizó y analizó in silico la secuencia codificante parcial de la glicoproteína de Zona Pelúcida tipo 2 (aZP2) en alpacas, se determinó que esta proteína se expresa exclusivamente en los ovarios. Además está secuencia parcial analizada se encuentra conservada, constituyéndose un grupo monofilético entre los Cetarteodactyla. La presente Tesis aporta conocimiento básico sobre la glicoproteína aZP2 en alpacas, proteína implícita en la fecundación, conocerla implícitamente beneficia el mejoramiento de las actuales técnicas biotecnológicas reproductivas tales como la maduración folicular-ovocitaria, criopreservación de gametos y embriones, fertilización in vitro e inyección intracitoplasmática del espermatozoide, técnicas que se intentan aplicar con muchas dificultades en camélidos. / The zona pellucida is a extracellular matriz that surrounds vertebrate oocytes, and plays important roles in the recognition and interaction of gametes specie- specific, induction of Acrosome Reaction (AR) of the spermatozoa, block to polyspermy, keeps th integrity of the early embryo through its transicion by the oviduct; It is composed of three glycoproteins: ZP3 that induces RA; ZP1, structural, crosslink ZP3 and ZP2. ZP2 acts as a secondary sperm receptor that is necessary for the maintenance of sperm binding to the egg, its proteolytical modification after fertilization permits the block to polyspermy ZP2 participates also in the organization, development, maturation of the oocyte beacuse it keeps consistently the matrix and the interaction between peripherical cells with the germ cell. We isolated and analized in silico a partial coding secquence of the glycoprotein of type 2 (aZP2) in alpacas, we determined that this protein is express exclusively in the ovaries. Also this amalized partial secquence is conserved, constituting a monophyletic group between Cetarteodactyla. This thesis work provides basic knowledge on the glycoprotein a ZP2 in alpacas, a protein implicitly involved in fertilization, to know it benefits the improvement of existing reproductive biotechnology techniques such as the follicular-oocyte maturation, cryopreservation of gametes and embryos in vitro fertilization and injection of intracytoplasmic sperm, techniques that are trying to be implemented with many difficulties in camelids. / Tesis

Bostryx scalariformis (Mollusca, Gastropoda) es un molusco terrestre endémico de las lomas costeras de la costa central del Perú que habita principalmente las zonas arenosas. Sólo se encuentran individuos vivos en las siguientes lomas del departamento de Lima: Ancón, Pasamayo, Lachay y Cerro de Agua. Además, posee morfotipos geográficamente aislados, uno en Ancón-Pasamayo y el otro en Lachay-Cerro de Agua. La fragmentación de su hábitat y la disminución en su tamaño poblacional pueden haber conllevado al decremento en su diversidad genética y una diferenciación genética entre sus poblaciones. El objetivo principal de esta investigación fue evaluar la diversidad genética en B. scalariformis comparándola con su distribución geográfica y morfotipos, para así obtener información sobre la estructura genético-poblacional de la especie. Para ello, se realizó un análisis morfométrico del diseño de la concha en 200 individuos. De las 10 variables utilizadas, 8 fueron digitalizadas y procesadas para encontrar las distancias entre los puntos de medición; a este conjunto se sumaron las variables: número de costillas por cada 3 mm y número de vueltas. Luego, se utilizaron individuos colectados vivos para la extracción de DNA total a partir de tejido del músculo del pie y se realizaron las amplificaciones del gen mitocondrial 16S rRNA por PCR. Los productos de amplificación fueron secuenciados y las secuencias obtenidas se utilizaron en el análisis filogenético intraespecífico y poblacional. / --- Bostryx scalariformis (Mollusca, Gastropoda) is a land snail species from central Peru. It is endemic to coastal "lomas" ecosystem and inhabits mainly in sand formations. Alive individuals have only been found in Ancon, Pasamayo, Lachay and Cerro de Agua lomas from Lima department. This species has two morphotypes, which in turn are geographically isolated, one morphotype inhabits in Ancon-Pasamayo lomas and the other one in Lachay-Cerro de Agua. Habitat fragmentation and decreasing of population size could have lead to reduction of genetic diversity and to genetic differentiation between its populations. The aim of this research was to evaluate genetic diversity in B. scalariformis comparing it with both its geographical distribution and morphotypes, in order to know about its population genetic structure. / Tesis

L'étude des interactions ADN-protéines et de la structure de la chromatine dans les cellules vivantes est nécessaire à la compréhension des mécanismes de l'expression génique. La technique LMPCR ("ligation mediated polymerase chain reaction") permet l'étude in vivo de ces interactions par une analyse plus réelle des événements qui se déroulent au sein même des cellules, comparativement aux études in vitro. Par contre, la qualité des résultats peut-être grandement influencée par l'ADN polymérase utilisée et nécessite donc l'optimisation de plusieurs paramètres. De ce fait, nous avons identifié les conditions optimales d'utilisation de l'ADN polymérase Thermococcus litoralis exo- (Vent exo-) dans la technique LMPCR telle que la quantité de polymérase et d'ADN. Nous avons montré que l'efficacité de Vent exo- à l'extension d'amorces et à l'amplification était similaire à celle de Pyrococcus furiosus exo- (Pfu exo-) et supérieure à Thermus aquaticus (Taq). De plus, nous avons observé que la thermostabilité de Vent exo- lui permettait de soutenir un plus grand nombre de cycles d'amplification que Taq facilitant ainsi la résolution de séquences riches en GC. D'autre part, nous avons montré que l'activité terminale transférase de Vent exo- était inhibée dans la plupart de nos conditions expérimentales et qu'il était donc possible de l'utiliser efficacement pour la production d'extrémités franches lors de l'étape d'extension d'amorces. Finalement, l'ADN polymérase Vent exo- s'avère être une alternative efficace pour les étapes d'extension d'amorces et d'amplification PCR dans la technologie LMPCR.

La chromatine protège et organise la molécule d'ADN dans le noyau. Sa dynamique est essentielle afin de réguler l'accès direct à l'information génétique encodée dans la séquence de l'ADN durant les processus de la réplication, la transcription et la réparation. Le complexe acétyltransférase TIP60/NuA4 est un régulateur clé de la stabilité et de l'expression du génome, fréquemment dérégulé dans certains cancers. L'analyse de ce complexe multiprotéique a constitué le cœur de mes études doctorales. Mon projet portait sur l'étude de la fonction et de la régulation du complexe au cours de la réparation des dommages de l'ADN. Il s'est ainsi découpé en 3 axes: comprendre le recrutement du complexe TIP60 à la cassure double-brin, sa régulation durant la réparation et sa fonction exacte au cours de la réponse aux dommages. Mon objectif initial était de purifier le complexe TIP60 natif afin d'effectuer des analyses par spectrométrie de masse. Dans un premier temps, nous avons développé une méthode alliant édition du génome et étude protéomique afin d'améliorer et de faciliter l'exploration des interactions protéiques au sein de complexes à sous-unités multiples comme TIP60. Elle rend possible l'étude des activités biochimiques et des liens structure-fonction. De plus, nous avons étudié les modifications post-traductionnelles du complexe comme l'acétylation et la phosphorylation. Finalement, j'ai cherché à clarifier la fonction du complexe durant la réparation via l'identification de nouveaux substrats d'acétylation. Ainsi, nous avons identifié MBTD1 comme étant une nouvelle sous-unité stable du complexe, ce qui nous a permis de clarifier la fonction de TIP60. De façon intéressante, l'identification d'un nouveau substrat au sein de la chromatine a éclairci la fonction précoce de TIP60 lors du choix de voie de réparation. Finalement, une fonction plus tardive de TIP60 est suggérée par l'identification de nouveaux substrats non histone au sein de la voie de recombinaison homologue. L'ensemble de ces travaux a permis d'éclaircir la régulation et la fonction de TIP60 au cours de la réparation des cassures double-brin de l'ADN conduisant à une meilleure compréhension des mécanismes d'oncogenèse.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019 / L’organisation du génome eucaryote sous forme de chromatine est intimement liée à la régulation de nombreux processus cellulaires. Le contexte chromatinien joue un rôle central dans les voies de réponse cellulaires aux dommages à l’ADN. NuA4 est un complexe histone-acétyltransférase (HAT) très conservé formé de nombreuses sous-unités, responsable de l’acétylation des histones H4 et H2A au sein des nucléosomes. Il joue un rôle important dans l’expression des gènes mais aussi dans la réparation efficace des cassures double-brin (CDBs) de l’ADN. Bien qu’il ait été montré que NuA4 est rapidement recruté sur la chromatine autour des CDBs, le mécanisme précis de ce recrutement et le rôle joué par NuA4 à ce niveau restent mal compris. Mon projet de doctorat se concentre sur l’étude du mécanisme de recrutement de NuA4 et sur les conséquences de ce recrutement. Au moyen d’approches in vitro et in vivo, nous avons montré que NuA4 est recruté au niveau d’une CDB par le complexe MRX et se propage en suivant la résection de l’ADN. Après son recrutement et sa propagation, NuA4 participe à la réponse aux dommages en acétylant les nucléosomes pour faciliter leur retrait. De plus, NuA4 acétyle des facteurs-clés de la réponse aux dommages à l’ADN, tels que RPA et Sae2, pour réguler leur dynamique et leurs fonctions. En étudiant l’implication de NuA4 lors de phases spécifiques de la réponse aux dommages, nous avons découvert que le complexe est impliqué dans différentes étapes de la réparation par recombinaison homologue, dont la résection et la formation de D-loops, en coopération avec une autre HAT, Gcn5/SAGA. Dans l’ensemble, les résultats présentés dans cette thèse décrivent les fonctions complexes de NuA4 dans les voies de réponse aux dommages à l’ADN et permettent de mieux comprendre comment la chromatine et sa régulation orchestrent les processus cellulaires lors de la réparation de l’ADN. / The organization of the eukaryotic cell genome into chromatin structure is intricately linked to the regulation of many cellular processes. DNA damage response (DDR) takes place in the context of chromatin and the latter plays a central role in the regulation of cellular DDR pathways. The NuA4 histone acetyltransferase (HAT) is a highly conserved multi-subunit complex responsible for acetylation of nucleosomal histone H4 and H2A. It is important for gene expression but also the efficient repair of DNA double-strand breaks (DSBs). Although it was shown that NuA4 is rapidly recruited to chromatin surrounding a DSB, the specific mechanism of this recruitment and NuA4 function after its recruitment remains unknown. My PhD project focuses on investigating NuA4 recruitment mechanism and the functional consequences of this recruitment. Taking advantage of in vitro and in vivo approaches, we found that NuA4 is recruited by the MRX complex to a DSB site and spreads along with DNA resection. After recruitment and spreading, NuA4 participates in DDR through acetylation of nucleosomes to assist their removal. In addition, NuA4 also acetylates key DDR factors, such as RPA and Sae2, to regulate their dynamics and functions. By dissecting NuA4 involvement in specific DDR steps, we found that the complex is involved in different stages of homologous recombination (HR) repair, including resection and D-loop formation, during which it cooperates with another HAT, Gcn5/SAGA. Altogether, the data presented in this thesis delineate the intricate functions of NuA4 in DDR pathways and extend our understanding on how chromatin and its regulation orchestrate chromatin-based cellular processes during DNA repair

Le cancer est une maladie très hétérogène avec une multitude de facettes différentes. Cependant, même les différents types de cancer partagent un ensemble de caractéristiques qui peuvent être exploitées à des fins thérapeutiques. Dans notre groupe, nous nous intéressons aux dommages et à la réparation de l'ADN, en particulier dans le contexte du cancer, car l'instabilité génomique est considérée comme l'une des "caractéristiques du cancer". La recombinaison homologue (RH) est un mécanisme utilisé par les cellules pour réparer les cassures double brin, le type de dommage le plus dangereux de l'ADN. Des déficiences dans cette voie de réparation de l'ADN entraînent une instabilité génomique accrue et ont été observées dans une grande variété de tumeurs, notamment dans les cancers de l'ovaire et du sein. Les événements les plus fréquemment associés aux défauts de la voie de réparation de l'ADN sont des altérations génétiques dans les gènes liés à la voie de réparation de l'ADN, tels que BRCA1, BRCA2 et PALB2, identifié plus récemment. Le concept de létalité synthétique décrit l'incompatibilité ou la létalité de deux événements simultanés qui sont individuellement tolérables. La recherche sur le cancer tire parti de cette idée pour développer de nouveaux traitements ciblés. Le succès le plus important du développement de thérapies basées sur la létalité synthétique est le cas des inhibiteurs de PARP. Il a été observé que l'inhibition de PARP-1, une protéine abondante impliquée dans de nombreux processus cellulaires, y compris la réparation de l'ADN, entraîne une létalité synthétique avec des défauts de recombinaison homologue. Par conséquent, les inhibiteurs de PARP ont été développés pour cibler spécifiquement les tumeurs déficientes en RH tout en épargnant les tissus normaux déficients en RH. Néanmoins, comme pour la plupart des médicaments, de nombreux patients développent une résistance aux inhibiteurs de la PARP, ce qui peut entraîner une récidive de la maladie, soulignant ainsi la nécessité de trouver d'autres options thérapeutiques. Les recherches récentes se sont concentrées non seulement sur la découverte de nouvelles interactions létales synthétiques, mais aussi sur le développement de nouvelles combinaisons de molécules pour potentialiser leur effet et prévenir et contrecarrer les résistances aux médicaments. Suivant cette idée, l'objectif principal de mon travail de doctorat était de trouver de nouveaux traitements potentiels pour les tumeurs déficientes en RH, seuls ou en combinaison avec des inhibiteurs de PARP. Dans le cadre de ce projet, nous avons également développé un nouveau système de criblage in cellulo, basé sur l'analyse des effets des composés étudiés sur des populations cellulaires ayant des capacités RH différentes. Nous avons transfecté de manière stable des lignées cellulaires déficientes et déficientes en RH pour qu'elles expriment respectivement des protéines fluorescentes rouges ou vertes, et nous les avons mises en co-culture avec plus de 1000 médicaments d'une bibliothèque de composés. Nous avons identifié le CB1954, précédemment étudié en tant que promédicament, pour cibler spécifiquement les cellules déficientes en RH. Il est intéressant de noter que le CB1954 agit en synergie avec les inhibiteurs de PARP à la fois dans les cellules déficientes en RH et dans les cellules compétentes, constituant ainsi une combinaison prometteuse avec un potentiel intéressant. De plus, nous avons identifié une synergie entre l'inhibition de la PARP (Talazoparib) et l'inhibition de la PRMT de type I (MS023) dans des cellules de CBNPC et de cancer ovarien MTAP-négatif, à la fois sensibles et résistantes aux PARPi. Les deux combinaisons doivent faire l'objet d'un examen plus approfondi afin de mieux caractériser leurs mécanismes d'action et d'identifier les biomarqueurs de sensibilité et de résistance aux traitements. Nous étudions actuellement les effets de CB1954+PARPi sur le destin cellulaire et, puisque nous avons confirmé les effets des médicaments et la synergie dans des cellules cultivées en 3D, nous testons la combinaison dans des modèles de souris xénogreffes pour le cancer de l'ovaire. En résumé, nous avons développé une nouvelle méthode basée sur la fluorescence pour cribler les composés ayant un effet létal synthétique, qui pourrait être adaptée à l'étude d'autres pathologies. Nous avons également identifié et testé deux nouvelles combinaisons de composés qui pourraient potentiellement être appliquées au traitement des tumeurs résistantes aux inhibiteurs de PARP. / Cancer is a very heterogeneous disease with a multitude of different facets. However, even different types of cancer share a set of characteristics that can be exploited for therapeutic purposes. In our group we are interested in DNA damage and repair, particularly in the context of cancer, since genomic instability is considered one of the "Hallmarks of Cancer". Homologous Recombination (HR) is a mechanism used by cells to repair Double-Strand Breaks, the most harmful type of DNA damage. Deficiencies in this pathway of DNA repair results in increased genomic instability and has been observed in a wide variety of tumours, notably in ovarian and breast cancer. The events most commonly associated with HR defects are genetic alterations in HR related genes such as BRCA1, BRCA2 and the more recently identified PALB2. The concept of synthetic lethality describes the incompatibility or lethality of two simultaneous events that are individually tolerable. Cancer research is taking advantage of this idea to develop new targeted treatments. The most important success of synthetic lethality-based therapy development is the case of PARP inhibitors. It was observed that inhibition of PARP-1, an abundant protein involved in many cellular processes, including DNA repair, is synthetically lethal with defects in Homologous Recombination. Therefore, PARP inhibitors were developed to specifically target HR-deficient tumours while sparing normal HR-proficient tissues. Nevertheless, as with most drugs, many patients develop resistance to PARP inhibitors, which can lead to disease recurrence, thus highlighting the need for alternative treatment options. Recent research has focused not only on finding new synthetic lethal interactions but also on developing new combinations of molecules to potentiate their effect and both prevent and counteract resistances to drugs. Following this idea, the main objective of my doctoral work was to find new potential treatments for HR-deficient tumours, alone or in combination with PARP inhibitors. Within this project, we also developed a new in cellulo screen system, based on analyzing the effects of the studied compounds on cell populations with different HR capacities. We stably transfected HR-proficient and deficient cell lines to express either red or green fluorescent proteins, respectively, and co-cultured them with more than 1000 drugs of a library of compounds. We identified CB1954, previously studied as a prodrug, to specifically target HR-deficient cells. Interestingly, CB1954 synergizes with PARP inhibitors in both HR-deficient and proficient cells, thus constituting a promising combination with interesting potential. Additionally, we identified synergy between PARP inhibition (Talazoparib) and type I PRMT inhibition (MS023) in MTAP-negative NSCLC and ovarian cancer cells, both PARPi sensitive and resistant. Both combinations need further examination to better characterize their mechanisms of action and identify the biomarkers for sensitivity and resistance to the treatments. We are currently studying the effects of CB1954+PARPi on cell fate and, since we have confirmed the effects of the drugs and the synergy in 3D cultured cells, we are testing the combination in ovarian cancer xenograft mouse models. In summary, we have developed a new fluorescence-based method to screen for compounds having a synthetic lethal effect, which could be adapted to the study of other pathologies. We have also identified and tested two new compound combinations that could potentially be applied to the treatment of tumours resistant to PARP inhibitors.

Le virus du papillome humain (VPH) est l'agent étiologique du cancer du col de l'utérus, d'un certain nombre d'autres cancers anogénitaux et d'un sous-groupe de cancers de la tête et du cou. Les VPH à haut-risque sont nécessaires au développement de ces cancers, mais les cellules infectées doivent acquérir d'autres mutations pour devenir cancéreuses. Dans une cellule saine, l'apparition d'altérations génétiques est contrôlée par des voies de signalisation sophistiquées qui détectent, signalent et réparent les dommages à l'ADN. Parmi ces dommages, les cassures double brin de l'ADN (DSBs) sont particulièrement nocives pour la survie cellulaire, car si elles ne sont pas réparées, elles peuvent conduire à l'apparition de mutations et dans des cas extrêmes à la mort cellulaire. Notre objectif principal était de comprendre les mécanismes menant à la dérégulation des voies de réparation des DSBs dans les cellules VPH-positives. Notre hypothèse est que l'interférence du VPH avec certains facteurs perturbe la réparation des DSBs et donc la stabilité du génome de la cellule hôte, ce qui peut conduire au développement de cancers. Nos observations ainsi que celles d'autres groupes ont permis de montrer que les cellules cancéreuses VPH-positives accumulent de manière excessive de foyers nucléaires 53BP1 (53BP1-NBs, 53BP1 nuclear bodies), suggérant que les cellules sont soumises à des niveaux élevés de stress réplicatif et que le virus interfère avec la réparation des cassures d'ADN en phase S/G2. De plus, nous avons démontré que RNF168, une ubiquitine E3-ligase impliquée dans la réparation des DSBs, est essentielle à l'amplification du génome viral dans les kératinocytes en différenciation et que la protéine est ciblée directement par l'oncoprotéine E7 des VPHs à haut risque. Cette interaction a lieu via un domaine de 40 acides aminés conservé et jusqu'alors non caractérisé de RNF168, le E7BD (E7-binding domain). L'interaction avec E7 affecte la fonction de RNF168 au DSBs, révélant un mécanisme par lequel une protéine virale contribue directement à l'acquisition d'instabilité génomique. Comme la liaison de E7 au E7BD entrave la fonction de RNF168 aux DSBs, nous pensons que ce domaine joue un rôle clé dans la régulation des fonctions de RNF168. Afin de déterminer la fonction du E7BD, nous avons optimisé une méthode de « marquage de proximité » basée sur l'utilisation de la protéine TurboID, afin de déterminer l'interactome de RNF168 dépendant de ce domaine. La biotine ligase TurboID qui agit dans des intervalles de temps très courts nous a permis de visualiser les interactions lors du recrutement des facteurs de réparation aux dommages, un processus extrêmement rapide. Ainsi nous avons pu valider l'utilisation de TurboID pour établir l'interactome des protéines impliquées dans la réparation des DSBs telles que RNF168. De plus, nous avons identifié plusieurs nouveaux partenaires de l'E3-ligase qui sont perdus lorsque le E7BD est absent. Par la suite, l'impact de certains de ces interacteurs sur les fonctions de RNF168 a été évalué par une approche d'ARN interférence. Nous avons ainsi pu identifier un nouvel interacteur de RNF168, l'hexokinase HK1, qui régule les quantités de RNF168 disponible dans la cellule. Finalement, nous avons décidé de tirer profit de cette approche et développé un système permettant la détection de protéines faiblement exprimées ou de locus d'ADN spécifiques à l'aide de la protéine TurboID. Nous avons démontré que l'utilisation de TurboID-RNF168 permet de visualiser le recrutement de RNF168 à différents types de dommages sans affecter la dynamique de réparation des DSBs. De plus, l'utilisation de TurboID-dCas9 nous a permis de visualiser en immunofluorescence des loci répétés tel que les télomères, mais également l'ADN viral intégré dans le génome de cellules cancéreuses VPH-positives. Ainsi ce projet a contribué à l'amélioration des connaissances sur les processus de maintien de la stabilité génomique dans les cellules infectées par le VPH et nous pensons que les découvertes présentées dans ce travail contribuent à la compréhension de la régulation de protéines cellulaires comme RNF168. / The human papillomavirus (HPV) is the etiological agent of cervical cancer, a subset of anogenital cancers as well as head and neck cancers. High-risk HPV is necessary for the development of cancers, but infected cells must acquire additional mutations to become cancerous. In a normal cell, the acquisition of genetic alterations is controlled by numerous signaling pathways that detect, signal, and repair DNA damage. Among those, DNA double-strand breaks (DSBs) are particularly dangerous. If left unrepaired, they can lead to the acquisition of mutations and ultimately to cell death. Our main objective was to understand the mechanisms leading to the deregulation of DSBs repair pathways in HPV-positive cells. We hypothesize that HPV components can interfere with DSBs repair and therefore, with the stability of the host cell genome, which leads to cancer development. Our observations and those of other groups have shown that HPV-positive cancer cells present an abnormal accumulation of 53BP1-NBs, suggesting that the cells are subjected to high levels of replicative stress and that the virus interferes with the repair in the S / G2 phase of the cell cycle. In addition, we have demonstrated that RNF168, a ubiquitin E3-ligase involved in the repair of DSBs, is essential for the amplification of the viral genome in differentiating keratinocytes and that the protein is directly targeted by the oncoprotein E7. This interaction occurs via a conserved and uncharacterized 40 amino acid domain of RNF168, the E7BD (E7-binding domain). The interaction with E7 affects the function of RNF168 at DSBs, revealing a mechanism by which a viral protein directly contributes to the acquisition of genomic instability. Furthermore, the binding of E7 to the E7BD hinders the function of RNF168 at DSBs, suggesting that this domain plays a key role in the regulation of RNF168 functions. To determine the role of the E7BD, we optimized a method of proximity labeling using the TurboID protein to determine the RNF168 E7BD-dependent interactome. The TurboID biotin ligase biotinylated proximal proteins in very short time intervals allowed us to visualize the interactions during the recruitment of DNA damage repair factors. We were thus able to validate the use of TurboID to establish the interactome of proteins involved in DSBs repair such as RNF168. In addition, we have identified several new partners of the E3-ligase that are lost in the absence of the E7BD. Subsequently, the impacts of some of these interactors on the functions of RNF168 were evaluated by an RNA interference approach. This enabled us to identify the hexokinase HK1 as a new partner and regulator of RNF168. Finally, we decided to take advantage of this approach and developed a system for the detection of weakly expressed proteins or specific DNA loci using the TurboID protein. We demonstrated that TurboID-RNF168 allows the visualization of the protein recruitment to different types of DNA damage without affecting the dynamics of DSBs repair. In addition, we used TurboID-dCas9 to visualize repeated loci such as telomeres, and viral DNA integrated into the genome of HPV positive cancer cells by immunofluorescence. In conclusion, the results present in this thesis will contribute to our knowledge of genomic stability maintenance in HPV infected cells and our understanding of the regulation of cellular proteins such as RNF168.

Le cytomégalovirus humain (CMV) est un Herpèsvirus causant une infection latente chez 60% à 70% des nords-américains. Sa primo-infection chez les nouveaux-nés et sa réactivation chez les individus immunodéprimés sont associées à de nombreux cas de morbidité et de mortalité. Le traitement des infections au CMV est compliqué par l'absence de vaccin et le nombre restreint de drogues homologuées. Ces dernières sont malheureusement issues de vieilles générations de composés, et sont associées à une activité modérée, à une importante toxicité, et à l'apparition fréquente de résistance au traitement. Ces composés ciblent tous l'ADN polymérase virale, et inhibent ainsi la réplication du virus. Cependant, comparativement aux autres polymérases virales, cette enzyme est bien peu caractérisée, ce qui limite le développement de composés thérapeutiques de seconde génération plus efficaces, moins toxiques et moins sujets à l'apparition de résistance virale. Ayant entendu ce signal d'alarme, nous avons entrepris de caractériser la principale cible thérapeutique du cytomégalovirus humain, son ADN polymérase. Le gène UL54 du CMV code une protéine de 1242 acides aminés et qui est connue pour être la sous-unité catalytique de l'ADN polymérase virale. Malheureusement, sa grande taille a longtemps limité son expression et sa caractérisation. En nous concentrant sur les régions importantes pour son activité, nous avons généré une protéine un peu plus courte, mais toujours catalytiquement active. Nous avons ainsi pu exprimer, pour la première fois, une grande quantité de protéines UL54, ce qui nous a permis de caractériser en détails sa liaison avec ses deux substrats principaux, soit l'ADN et les dNTP. L'emploi de la spectroscopie à fluorescence nous a permis de suivre la liaison de UL54 à ses substrats, en quantifiant l'impact de la liaison de ces derniers sur la fluorescence intrinsèque du tryptophane de UL54. Nous avons ainsi pu établir que les constantes de dissociation de UL54 pour l'ADN et pour les dNTP étaient respectivement de 48[micro]M et de 15[micro]M. Notre étude révèle qu'un substrat d'ADN aussi petit que 6nt peut lier la protéine. Nous avons aussi démontré que UL54 lie aussi bien l'ADNsb que l'ADNdb, et que cette liaison semble séquence indépendante. De plus, la protéine est incapable de discriminer entre un substrat d'ADN et un d'ARN. Le profil thermodynamique de la liaison à l'ADN et aux dNTP a été établi et révèle deux modes de liaison distincts. La liaison de l'ADN est propulsée par l'enthalpie et est fort probablement associée à la relâche de molécules d'eau au solvant. Les interactions hydrophobes et d'empilement représentent les forces majeures stabilisant la liaison, alors que les interactions électrostatiques sont presque négligeables. À l'inverse, la liaison de UL54 au dNTP est propulsée par l'enthalpie, et la stabilisation de la liaison est associée davantage aux interactions électrostatiques, à des ponts hydrogènes et aux forces de van der Waal's. Des essais de dichroïsme circulaire, une seconde technique optique qui peut générer une représentation des structures secondaires et tertiaires d'une protéine, indique que, suite à la liaison de l'ADN, la protéine UL54 opère un changement de conformation, et qu'elle en subit un second suite à la liaison d'un dNTP, ce qui est cohérent avec les changements de conformation observés chez d'autres polymérases mieux caractérisées. Quelques expériences complémentaires sont aussi présentées. Enfin, comme les résistances aux traitements sont un enjeu majeur, et qu'elles sont créées par des erreurs de UL54, l'élaboration d'une démarche expérimentale visant à établir la fidélité de cette protéine est décrite en détail. Nous sommes confiants qu'une telle étude sur la caractérisation biochimique de la principale cible pharmacologique du CMV contribuera au développement rationnel de nouvelles générations de drogues anticytomégaloviriques efficaces.

Memoria para optar al Título Profesional de Médico Veterinario / La enfermedad de Chagas o tripanosomiasis americana tiene como agente biológico el parásito hemoflagelado Trypanosoma cruzi. Esta enfermedad posee un carácter endémico en América Latina y se estima un promedio de 10-15 millones de personas infectadas y 75-90 millones en riesgo de contraer la enfermedad. T. cruzi posee un ciclo de vida indirecto y se presenta en tres formas celulares; epimastigote, forma extracelular replicativa y no infectiva, presente en los vectores triatominos; tripomastigote, forma no replicativa e infectiva, que se encuentra tanto en el vector como en hospederos mamíferos y finalmente, la forma amastigote, intracelular replicativa, presente en hospederos mamíferos. Trypanosoma cruzi es capaz de sobrevivir frente al daño oxidativo del DNA producido por especies reactivas de oxígeno y nitrógeno (ROS/RNS) del hospedero mamífero. Este daño podría ser reparado mediante la actividad de la endonucleasa APE1 de la vía de escisión de bases (BER). Sin embargo, sólo hemos identificado APE1 de T.cruzi (TcAP1) en la forma epimastigota del parásito, pero no se ha detectado en las formas tripomastigotes o amastigotes. NL1 de T. cruzi (NL1Tc) es una endonucleasa retrotransposónica de la familia AP que podría realizar la misma función que cumple TcAP1 en epimastigotes, pero en tripomastigotes y amastigotes de T. cruzi. Se clonó el gen que codifica para NL1Tc y se confirmó su pertinencia por secuenciación. Por otra parte, se generó la proteína recombinante NL1Tc y por modelamiento en 3D por homología se confirmó corresponde a una endonucleasa. La proteína recombinante purificada se empleó para producir un anticuerpo policlonal específico, el cual se utilizó posteriormente para la identificación de NL1Tc en homogeneizados de las distintas formas celulares del parásito y evidenciar su grado de expresión en epimastigotes de la cepa Dm28c tratados con H2O2 200 μM. Se concluye que la proteína NL1Tc se expresa en las tres formas celulares de T. cruzi, y en las condiciones experimentales empleadas, no se observa sobreexpresión de NL1Tc frente a estrés oxidativo, sin embargo no se descarta su participación en la reparación del DNA / Financiamiento: Proyecto Bicentenario Anillo ACT-29, Proyecto Bicentenario Anillo ACT-112, Proyecto RED-07, Proyecto Fondecyt 1090124

La protéine MC1 est une petite protéine structurale très abondante chez Methanosarcina thermophila (archaeabactérie). Nous avons utilisé la méthode SELEX (Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment) pour rechercher ses séquences préférentielles de fixation. Après 10 cycles de sélection, une séquence consensus avec une affinité 50 fois plus forte que celle pour une séquence aléatoire a été déterminée. Cette séquence a été étudiée par simulation de dynamique moléculaire. Le mode de fixation de MC1 sur l?ADN a ensuite été déterminé par des empreintes moléculaires (DMS, OH·). Les résultats montrent une fixation par une face et dans le petit sillon de l?ADN. Une reconnaissance par lecture indirecte des séquences est probable. L?oxydation de certains acides aminés (Trp, Met) par les rayons gamma entraîne une modification des propriétés de la protéine : perte de la reconnaissance de structures et séquences particulières et diminution de sa capacité à courber l?ADN.