Le sélénium est reconnu comme un micronutriment important pour l'homme et les animaux. Plusieurs études ont montré qu'une supplementation en sélénium dans le régime alimentaire pourrait être bénéfique contre les cancers du foie, du colon, du pancréas et de la prostate. Le mécanisme anti-carcinogène du sélénium se produit au niveau systémique, cellulaire et nucléaire. Ces processus peuvent également impliquer le système immunitaire et ne doivent pas être interprétés par un seul mécanisme. Jusqu'à présent son mécanisme d'action est encore inconnu. L'objectif de cette étude était d'étudier l'effet des composés du sélénium, à faibles concentrations, sur la capacité de réparation de l'ADN dans les cellules du cancer de la prostate LNCaP (p53 compétentes). Ce travail est divisé en trois parties. La première partie du travail a été consacrée à étudier l'effet des deux composés du sélénium (SS et SM) sur les propriétés cytotoxiques et génotoxiques de différents stress oxydatifs et non oxydatifs. Les résultats ont montré qu'un prétraitement avec une faible dose en Se stimulait la synthèse des sélénoprotéines, et protègait contre la toxicité et les dommages oxydatifs à l'ADN induites par les UVA ou H2O2, mais pas par MMS ou UVC. La deuxième partie a été consacrée à l'influence de la supplementation en sélénium sur la capacité de réparation de l'ADN. Notre travail a clairement montré l'augmentation de l'efficacité d'excision de certaines glycosylases que n'est pas nécessairement corrélée à une augmentation de l'expression génique et /ou protéiques. Enfin, la troisième partie de notre travail a été dédiée à l'optimisation de la technique Host Cell Reactivation (HCR) qui nous a permis d'étudier la capacité de réparation de l'ADN in cellulo, afin de cibler les partenaires impliqués dans la voie de signalisation affectées par la supplémentation en sélénium. En conclusion, nous pourront penser que le mécanisme d'action du sélénium est représenté par un délicat équilibre entre l'activation et la répression de l'activité de certaines protéines qui induit des changements conformationnels plus ou moins directement impliqués dans la réparation de l'ADN et la progression de la croissance cellulaire.

La stabilité génomique, qui est essentielle à la vie, est possible grâce à la réplication et la réparation de l’ADN. Une des enzymes responsables de la réplication et de la réparation de l’ADN est la ribonucleotide reductase (RNR), qui est retrouvée chez la levure et chez l’humain. Cette enzyme catalyse la formation de déoxyribonucléotides et maintien le pool de dNTP requis pour la réparation et la réplication de l’ADN. L’enzyme RNR est un tétramère α2β2 constitué d’une grande (R1, α2) et d’une petite (R2, β2) sous-unité. Chez S. cerevisiae, les gènes RNR1 et RNR3 encodent la sous-unité α2 (R1). L’activité catalytique de RNR dépend d’une interaction avec le fer et de la formation d’un complexe entre R1 et R2. L’expression de toutes les sous-unités est inductible par les dommages causés à l’ADN. Dans cette étude, nous démontrons que des cellules qui n’expriment pas une des sous-unités, Rnr4, du complexe RNR sont sensibles à divers agents endommageant l’ADN, tels que le méthyl méthane sulfonate, la bléomycine, le péroxyde d’hydrogène et les rayons ultraviolets (UVC 254 nm). Au contraire, le mutant est résistant au 4-nitroquinoline-1- oxide (4-NQO), un composé qui engendre des lésions encombrantes. Par conséquent, le mutant rnr4Δ démontre une réduction marquée en mutations induites par le 4-NQO comparativement à la souche parentale. Nous voulions identifier la voie de réparation de l’ADN qui conférait cette résistance au 4-NQO ainsi que les protéines impliquées. Les voies BER, NER et MMR n’ont pas aboli la résistance au 4-NQO de la souche rnr4Δ. La protéine recombinante Rad51 ne joue pas un rôle critique dans la réparation de l’ADN et dans la résistance au 4-NQO. La délétion du gène REV3, qui encode une polymérase de contournement, impliquée dans la réparation post-réplication, a partiellement aboli la résistance au 4-NQO dans rnr4Δ. Ces résultats suggèrent que la polymérase Rev3 et possiblement d’autres polymérases translésion (Rev1, Rev7, Rad30) pourraient être impliquées dans la réparation de lésions encombrantes dans l’ADN dans des conditions de carence en dNTP. La réparation de l’ADN, un mécanisme complexe chez la levure, implique une vaste gamme de protéines, dont certaines encore inconnues. Nos résultats indiquent qu’il y aurait plus qu’une protéine impliquée dans la résistance au 4-NQO. Des investigations plus approfondies seront nécessaires afin de comprendre la recombinaison et la réparation post-réplication. / Genomic stability, critical for life, is controlled by DNA replication and repair. DNA replication and repair is mediated through many enzymes, one being ribonucleotide reductase (RNR), an enzyme found in both yeast and humans. RNR catalyzes the reaction involved in the formation of deoxyribonucleotides and is responsible for maintaining dNTP pools required for DNA repair and replication. RNR is an α2β2 tetramer consisting of a large (R1, α2) and small subunit (R2, β2). In S. cerevisiae RNR1 and RNR3 encode α2 (R1). RNR catalytic activity depends on its interaction with iron and on the formation of the complex between R1 and R2. All subunits are inducible by DNA damage. Here we show that cells lacking one subunit, Rnr4, of the RNR complex are sensitive to various DNA damaging agents such as methyl methane sulfonate, bleomycin, hydrogen peroxide, and ultraviolet radiation (UVC 254 nm). In contrast, the mutant is resistant to 4-nitroquinoline-1-oxide (4-NQO), an agent which produces bulky lesions. Consistent with this resistance, the rnr4Δ showed a sharp reduction in 4-NQO-induced mutations as compared to the parent. We wanted to determine which pathway was able to confer resistance to 4-NQO and thus targeted DNA repair proteins. The repair pathways BER, NER and MMR did not abolish 4-NQO resistance in rnr4Δ. Recombination protein Rad51 (NHEJ) was lethal in an rnr4Δ thus indicating no role in DNA repair and 4-NQO resistance. Deletion of the REV3 gene, encoding a DNA bypass polymerase involved in post replication repair, partially abolished 4-NQO resistance in rnr4Δ. These results suggest that Rev3 and possibly other translesion polymerases (Rev1, Rev7, Rad30) could play a role in the repair of bulky DNA lesions under low levels of dNTPs. DNA repair, a complex mechanism in yeast, involves a vast array of proteins, some yet to be discovered. Our results indicate that there is more than one protein involved in 4-NQO resistance and further investigation is required concerning recombination and post replication repair.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La réparation par excision de nucléotides (NER) garantit l'intégrité du génome lors de l'exposition aux rayons UV. Après irradiation aux UV, un des premiers problèmes rencontrés par la cellule est l'arrêt général de la transcription dû au blocage de l'ARN polymérase II (ARNP2) au niveau des lésions UV. Pour régler ce problème, le NER possède une voie de réparation spécifiquement couplée à la transcription (TCR). Les connaissances concernant le NER ont été obtenu via des études sur la transcription par l'ARNP2. Cependant, dans les cellules à fort métabolisme, plus de 60% de la transcription correspond à la transcription, dans le nucléole, de l'ADN ribosomique (ADNr) par l'ARN polymérase I (ARNP1). De nombreuses protéines sont absence du nucléole, c'est pourquoi certains processus nucléaires ne peuvent avoir lieu dans cette structure. Afin d ‘être répliqué et réparé, l'ADNr se déplace à la périphérie du nucléole. Malgré l'importance de la transcription par l'ARNP1, la réparation de l'ADNr a été peu étudiée chez l'homme. De plus, à notre connaissance, aucune étude ne s'est penchée sur le mécanisme moléculaire du déplacement de l'ADNr à la périphérie du nucléole. Notre étude démontre l'implication de la TCR dans la réparation de l'ADNr après lésions UV induites. De plus, nos recherches ont démontré que l'ARNP1 reste accrochée à l'ADNr et sont tous les deux délocalisés à la périphérie du nucléole après irradiation aux UV. Enfin, nous avons identifié l'actin et la moysine I nucléaires comme facteurs protéiques nécessaire à cette délocalisation / Nucleotide excision repair (NER) guarantees genome integrity and proper cellular functions against UV-induced DNA damage. After UV irradiation, one of the first burden cells have to cope with is a general transcriptional block caused by the stalling of RNA polymerase II (RNAP2) onto distorting UV lesions. To insure UV lesions repair specifically on transcribed genes, NER is coupled with transcription in an extremely organized pathway known as Transcription-Coupled Repair (TCR). Most of the knowledge about TCR has been gathered from RNAP2 transcription. However, in highly metabolic cells, more than 60% of total cellular transcription results from ribosomal DNA (rDNA) transcription, by the RNA polymerase I (RNAP1), which takes place in the nucleolus. Many nuclear proteins are excluded from the nucleolus and because of this some nucleolar processes cannot occur inside this structure. In order to be replicated and repaired rDNAs need to be displaced at the nucleolar periphery. Despite the importance of RNAP1 transcription, repair of the mammalian transcribed rDNA has been scarcely studied. Moreover, to the best of our knowledge no molecular mechanism has been proposed for rDNA displacement. Our study clearly demonstrated that the full TCR machinery is needed to repair UV-damaged rDNA and restart RNAP1 transcription. Our results show that UV lesions block RNAP1 transcription and that RNAP1 is firmly stalled onto rDNAs without being degraded. Our study also describes the displacement of the RNAP1/rDNA complex to the nucleolar periphery after UV irradiation and identifies both nuclear ß-actin and nuclear myosin I as factors required for this displacement

La rencontre des lymphocytes B matures avec l’antigène (Ag), au niveau des organes lymphoïdes secondaires, déclenche la maturation terminale, au cours de laquelle deux évènements peuvent avoir lieu : la commutation de classe de l’immunoglobuline (CSR pour Class Switch Recombination) et l’hypermutation somatique (SHM).Dernièrement, notre laboratoire a décrit pour la première fois la recombinaison suicide du locus IgH (LSR pour Locus Suicide Recombination) (Péron et al., 2012). Cette recombinaison engendre une délétion totale de l’ensemble des gènes constants du locus IgH, empêchant ainsi l’expression d’Ig, et donc l’absence du récepteur BCR (B Cell Receptor). La cellule B se retrouve privée des signaux de survie délivrés par ce récepteur, et est induite à l’apoptose. La LSR semble opérer par les mêmes étapes que la CSR : 1- la transcription de régions de l’ADN ciblées, 2- la génération de cassures double brin (CDB) à partir de lésions introduites par AID (Activation-induced cytidine deaminase), 3- la réparation de l’ADN lésé majoritairement par le système classique de ligation des extrémités non homologues (C-NHEJ). Cependant, la réparation au cours de la LSR n’a pas été pleinement décrite, et sa détermination constitue l’objectif principale de mon doctorat. Dans un premier temps, nous avons mis au point un programme bio-informatique « CSReport », afin d’analyser la masse de données générées par le séquençage haut débit de jonctions du locus IgH (CSR et LSR) (Boyer et al., 2017). Cet outil nous a permis d’étudier le système de réparation des CDB, à travers la détermination de la structure au point de jonction. De façon inattendue, nos résultats montrent que la réparation de l’ADN dans la LSR est similaire entre la souris et l’Homme et si la CSR fait intervenir le C-NHEJ, la LSR semble faire appel à l’A-EJ (Alternative End Joining) et/ou la HR (Homologous Recombination). Ces observations sont renforcées par les résultats mettant en évidence une différence de l’association de protéines de réparation, ainsi que des marques épigénétiques particulières entre les segments concernés par la CSR et ceux ciblés par la LSR chez la souris.Nous nous sommes ensuite interrogés sur la LSR dans le lymphome de Hodgkin (HL pour Hodgkin lymphoma), car l’absence de BCR à la surface des cellules de Reed Sternberg pourrait provenir de cet évènement. Les résultats de séquençage haut débit révèlent une réparation différente au cours de la LSR entre le HL et le contrôle (amygdales saines) ce qui nous laisser stipuler que des altérations intrinsèques aux systèmes de réparation de l’ADN dans les cellules tumorales sont en cause.Globalement, nous avons développé « CSReport », un outil qui nous permet d’analyser la structure de réparation de l’ADN en partie, et de montrer une réparation similaire des CDB entre la souris et l’Homme et une différence de réparation de l’ADN entre la recombinaison CSR et LSR. De plus, nous avons mis en évidence une altération de la réparation dans des échantillons de lymphomes B (HL et CLL) comparé à des contrôles (amygdales saines). / Mature B lymphocytes meeting with antigen (Ag) inside secondary lymphoid organs activates their terminal maturation, with occurrence of class switch recombination (CSR) and somatic hyper mutation (SHM).Recently, our laboratory described for the first time IgH locus suicide recombination (LSR) (Péron et al., 2012). This process removes the whole constant genes of the locus, preventing Ig and BCR (B Cell Receptor) expression. The B cell is devoid of survival signals delivered by its receptor and is induced to apoptosis.LSR seems to operate with same molecular steps as CSR : 1- transcription of targeted DNA regions, 2- generation of double strand breaks (DSB) from DNA lesions induced by AID (Activation-induced cytidine deaminase), 3- DNA repair by classical non homologous end joining (C-NHEJ) pathway. However, DNA repair during LSR was not fully understood, and this is the principal objectif of my PhD studies. First, we developped a bioinformatic program « CSReport », to analyse high throughput sequencing (HTS) datas of IgH locus junctions (CSR and LSR) (Boyer, Boutouil et al.,2017). This tool allowed us to study the DSB repair systems, through determination of the structure at the junction site. Unexpectedly, our results show that DNA repair in DNA during LSR is similar between mice and human, and if CSR implicates C-NHEJ, LSR seems to invlove Alternative end joining (A-EJ) and /or homologous recombination (HR). These observations are consolidated by results showing a difference in the association of repair proteins, and in particular epigenitic marks between DNA segments concerned by CSR and those targeted by LSR in mice. We asked ourselves about LSR in HL, because BCR absence on its Reed Sternberg cells surface may be a result of this recombination. HTS results reveal a different repair during LSR between HL and the control (healthy tonsils), which let us stipulate that alterations in DNA repair systems of tumoral cells are the cause.Globaly, we developped « CSReport », a tool which permits us to study DNA repair structure in a part, and to show a similar DSB repair systems between mice and human, and a difference between CSR and LSR repair. Furthermore, we show an alteration in DNA repair of B lymphoma samples (HL and CLL) compared with the control (healthy tonsils).

La LLC est caractérisée par une forte hétérogénéité de présentation clinico-biologique avec description de formes indolentes (IGVH mutes, ZAP-70-) et de formes agressives (IGVH non mutes, ZAP-70+). Le BCR et les voies de signalisation en aval ont fait l’objet d'une étude transcriptionnelle de la réponse à une forte stimulation du BCR, que nous avons poursuivi par une approche protéomique. La MW est un syndrome lymphoprolifératif chronique dont la physiopathologie reste actuellement mal comprise même si une mutation récurrente a été récemment décrite. Nous avons pu montrer que l’analyse globale de 48 profils protéomiques permettait de distinguer les cellules de LLC M et UM avant toute stimulation. Parmi les protéines différentiellement exprimées, on peut citer notamment la protéine HCLS1, dont le rôle a déjà été explore dans la LLC. De plus, la stimulation du BCR induit une réponse protéomique spécifique dans les cellules de LLC agressives, correspondant a des variations d’expression de protéines impliquées dans la signalisation cellulaire, la régulation de la réponse immunologique, le métabolisme protéique, la croissance cellulaire et l’apoptose. La diminution d’expression de 2 protéines, RAD23B et PDCD4, après stimulation du BCR de cellules de LLC agressives a été confirmée par Western-Blot chez 19 patients. Cette technologie DIGE permettant également l’étude de différents isoformes protéiques (et notamment d’isoformes de phosphorylation), nous avons observe des modifications d’état de phosphorylation de plusieurs protéines impliquées dans le cytosquelette après stimulation du BCR (lamines, vimentine….). Une étude protéomique par électrophorèse bidimensionnelle E2D DIGE sur des cellules primaires de sang et de moelle issues de patients porteurs de MW non préalablement traités, en comparaison a d’autres syndromes lymphoprolifératifs tels les lymphomes de la zone marginale (LZM) ou la LLC, a permis de mettre en évidence un profil protéomique spécifique des cellules de MW. Parmi les spots polypeptidiques différentiellement exprimés, est à souligner la sous-expression de la protéine Ku70 chez les patients porteurs de MW par rapport aux autres lymphoproliférations. La confirmation de cette sous-expression de Ku70 a été validée au niveau transcriptionnel par PCR classique et au niveau protéique par Western-Blot dans une plus grande cohorte de patients. La mise en évidence de ces protéines d'intérêt dans l'agressivité et la physiopathologie de ces néoplasies lymphoïdes ouvrent la voie à de nouvelles études portant sur la régulation de ces molécules / CLL is characterized by a strong heterogeneity of clinical and biological presentation with indolent forms (mutated IgVH, ZAP-70-) and aggressive forms (unmutated IgVH, ZAP-70 +). BCR and the downstream signaling pathways have been the subject of a study of the transcriptional response to a strong stimulation of the BCR. We continued with a proteomic approach. WM is a chronic lymphoproliferative disorder whose pathophysiology remains poorly understood, although a recurrent mutation has recently been described. We have shown that the overall 48 proteomic profiles analysis allowed to distinguish between CLL cells M and UM before stimulation. Among the differentially expressed proteins include HCLS1 including protein, whose role has already been explored in CLL. Furthermore, stimulation of the BCR induces a specific response in proteomics aggressive LLC cells, corresponding to protein expression changes involved in cellular signaling, regulation of the immune response, protein metabolism, cell growth and apoptosis. The decrease in expression of two proteins, and RAD23B PDCD4 after stimulation aggressive cells was confirmed by Western blotting in 19 patients. This DIGE technology also allows the study of different protein isoforms (especially phosphorylation isoforms), we observed phosphorylation state changes more involved in the cytoskeleton after stimulation of RCC (rolled, vimentin ....). A proteomic study by two-dimensional electrophoresis E2D DIGE on primary cells of blood and marrow from carriers MW previously untreated patients, in comparison to other lymphoproliferative disorders such as marginal zone lymphoma (MZL) or CLL, helped to highlight a specific proteomic profile of cell MW. Among the spots differentially expressed polypeptide is to highlight the under-expression of Ku70 protein in patients MW compared with other lymphoproliferative disorders. The confirmation of this under-expression of Ku70 was confirmed at the transcriptional level by conventional PCR and at the protein level by Western blotting in a larger cohort of patients. We were able to highlight specific proteomic profiles aggressive forms and identification of differently expressed proteins allowed to identify new proteins involved in aggressiveness and pathophysiology of diseases, opening the way for new studies will focus on the regulation of these molecules of interest

Le sélénium est reconnu comme un micronutriment important pour l'homme et les animaux. Plusieurs études ont montré qu'une supplementation en sélénium dans le régime alimentaire pourrait être bénéfique contre les cancers du foie, du colon, du pancréas et de la prostate. Le mécanisme anti-carcinogène du sélénium se produit au niveau systémique, cellulaire et nucléaire. Ces processus peuvent également impliquer le système immunitaire et ne doivent pas être interprétés par un seul mécanisme. Jusqu'à présent son mécanisme d'action est encore inconnu. L'objectif de cette étude était d'étudier l'effet des composés du sélénium, à faibles concentrations, sur la capacité de réparation de l'ADN dans les cellules du cancer de la prostate LNCaP (p53 compétentes). Ce travail est divisé en trois parties. La première partie du travail a été consacrée à étudier l'effet des deux composés du sélénium (SS et SM) sur les propriétés cytotoxiques et génotoxiques de différents stress oxydatifs et non oxydatifs. Les résultats ont montré qu'un prétraitement avec une faible dose en Se stimulait la synthèse des sélénoprotéines, et protègait contre la toxicité et les dommages oxydatifs à l'ADN induites par les UVA ou H2O2, mais pas par MMS ou UVC. La deuxième partie a été consacrée à l'influence de la supplementation en sélénium sur la capacité de réparation de l'ADN. Notre travail a clairement montré l'augmentation de l'efficacité d'excision de certaines glycosylases que n'est pas nécessairement corrélée à une augmentation de l'expression génique et /ou protéiques. Enfin, la troisième partie de notre travail a été dédiée à l'optimisation de la technique Host Cell Reactivation (HCR) qui nous a permis d'étudier la capacité de réparation de l'ADN in cellulo, afin de cibler les partenaires impliqués dans la voie de signalisation affectées par la supplémentation en sélénium. En conclusion, nous pourront penser que le mécanisme d'action du sélénium est représenté par un délicat équilibre entre l'activation et la répression de l'activité de certaines protéines qui induit des changements conformationnels plus ou moins directement impliqués dans la réparation de l'ADN et la progression de la croissance cellulaire. / Selenium was recognized as an important micronutrient for both humans and animals. Several studies showed that increased selenium in the diet might be beneficial against liver, colon, pancreas and prostate cancer. The anticarcinogenic actions of Se occur at the systemic, cellular and nuclear level. These actions may also involve the immune system and thus cannot be interpreted by a single mechanism. Until now its mechanisms of action are not well understood. The objective of this study was to investigate the effect of selenocompounds at low doses on DNA repair capacity in the p53-proficient LNCaP prostate cancer cells. This work is divided into three parts. The first part of the work was devoted to study the effect of two selenocompounds (SS and SM) on the cytotoxic and genotoxic properties of various oxidative and non oxidative stresses. The results showed that low doses of Se pre-treatment stimulates selenoprotein synthesis, protects against toxicity and oxidative DNA damage induced by UVA or H2O2 but not by MMS or UVC. The second part of our investigation was devoted to the influence of selenium supplementation on DNA repair capacity. Our work clearly showed an increase in excision efficiency of the glycosylases activity that was not necessarily correlated with an increase of gene expression and/or protein levels. Finally, the third part of our work was devoted to the optimization of Host Cell Reactivation assay (HCR) to study the DNA repair capacity in cellulo, in order to target the partners involved in the signalling pathway affected by selenium supplementation. In conclusion, we could image that the mechanism of action of selenium is represented by a delicate balance between activation and repression of protein activity that induces conformational changes of several proteins more or less directly involved in DNA repair and progression of cell growth.

La protéine p53 est surtout étudiée pour sa capacité à empêcher la prolifération de cellules dont le génome est endommagé. Toutefois, en analysant les souris p53Δ31/Δ31 qui expriment une protéine p53 hyperactive, notre laboratoire a découvert un rôle inattendu de p53 dans la régulation du métabolisme des télomères. Ces souris modélisent la dyskératose congénitale (DC), un syndrome d’insuffisance médullaire héréditaire (SIMH) causé par un dysfonctionnement télomérique. Mon projet de thèse a combiné les analyses de modèles murins et de lignées cellulaires humaines afin d’approfondir l'étude de cette nouvelle fonction de p53 et de mieux comprendre le rôle de la voie p53 dans le développement des SIMH.En poursuivant notre analyse du modèle murin p53Δ31, nous avons montré que les cellules p53Δ31/Δ31 présentent une diminution d’expression de 12 gènes mutés dans l’anémie de Fanconi (AF), un autre SIMH étroitement lié à la DC. De plus, ces cellules montrent une capacité réduite à réparer les ponts inter-brins de l’ADN, une caractéristique typique de l’AF. Notre étude suggère que l’activation soutenue de p53 pourrait ainsi contribuer aux similitudes cliniques entre ces deux syndromes. Par ailleurs, nous avons identifié par quel mécanisme p53 régule négativement le métabolisme des télomères et la voie Fanconi de réparation de l’ADN. Ce mécanisme de régulation indirect, via p21 et E2F4, est très conservé entre la souris et l’Homme. De fait, les cellules p53Δ31/Δ31 constituent un outil puissant pour identifier de nouvelles cibles de p53 réprimées par ce mécanisme. Ainsi, elles nous ont permis de montrer que deux gènes essentiels pour la structure des centromères sont réprimés par p53.L’activation de p53 est clairement impliquée dans les étapes ultimes d’une insuffisance médullaire, mais le rôle d’une suractivation de p53 dans l’initiation d’un SIMH chez l'Homme reste, à ce jour, controversé. En effet, une mutation inactivatrice de la ribonucléase PARN a été trouvée chez des patients atteints de DC. Il a été proposé que cette protéine déstabilise l’ARNm de p53 tout en favorisant la maturation de l’ARN de la télomérase, si bien que les conséquences d’une inactivation de PARN restent mal comprises. Au cours de ma thèse, j'ai également étudié de nouveaux modèles murins et établi des modèles cellulaires humains pour déterminer l’implication d’une activation de p53 dans l’initiation d’un SIMH chez l’homme. Les résultats en cours, particulièrement prometteurs, devraient notamment déterminer l’impact d’une déficience en Parn sur la voie de régulation de p53.En conclusion, nous avons montré qu’une activation soutenue de p53 conduit à des phénotypes principalement associés aux SIMH. Par ailleurs, nous avons montré que p53 réprime de nombreux gènes impliqués dans la maintenance du génome, ce qui peut sembler surprenant au regard du concept de « gardien du génome » communément attribué à p53, et nous a amené à rediscuter ce concept. Ainsi, les résultats obtenus pendant ma thèse devraient permettre de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans l’insuffisance médullaire, la suppression tumorale et le vieillissement. / The p53 protein is mostly studied for its capacity to prevent the proliferation of cells with damaged genome. However, while studying p53Δ31/Δ31 mice that express a hyperactive p53 protein, our laboratory uncovered an unexpected role of p53 in the regulation of telomere metabolism. These mice model dyskeratosis congenita (DC), an inherited bone marrow failure syndrome (IBMFS) caused by defects in telomere maintenance. My PhD project combined analyses of mouse models and human cell lines to extend the study of this new function for p53 and to understand the role of the p53 pathway in the development of IBMFS.By extending our analysis of the p53Δ31 mouse model, we revealed that the p53Δ31/Δ31 cells exhibit decreased expression levels for 12 genes mutated in Fanconi anemia (FA), another IBMFS closely related to DC. Furthermore, these cells display a reduced capacity to repair DNA inter-strand crosslinks, a typical feature of FA cells. Our study suggests that a sustained activation of p53 might actually contribute to the clinical overlap between both syndromes. Importantly, we identified the mechanism used by p53 to downregulate telomere metabolism and the FA DNA repair pathway. This regulatory mechanism is indirect, via p21 and E2F4, and largely conserved between mice and humans. In fact, the p53Δ31/Δ31 cells constitute a powerful tool to find p53 target genes downregulated through this regulatory pathway. Accordingly, they were useful to show that two genes essential for centromere structure are also downregulated by p53.p53 activation is clearly involved in the final stages of bone marrow failure, but to-date, the role of p53 hyperactivation in the initiation of IBMFS remains controversial. Indeed, an inactivating mutation of the PARN gene, encoding a ribonuclease, was found in patients with DC. This protein was proposed to destabilize the p53 mRNA while promoting the maturation of the telomerase RNA, so that the consequences of PARN inactivation remain poorly understood. During my thesis, I also studied new mouse models and established human cellular models to determine the contribution of p53 activation in initiating IBMFS in humans. The current results, which are particularly promising, should notably determine the impact of Parn deficiency on the p53 regulatory pathway.In conclusion, we demonstrated that a sustained activation of p53 leads to phenotypes mainly associated with IBMFS. In addition, we showed that p53 suppresses many genes involved in genome maintenance, which may seem surprising in view of the concept of "guardian of the genome" commonly attributed to p53, leading us to revisit this concept. Hence, the results obtained during my thesis should help to better understand the mechanisms involved in bone marrow failure, tumor suppression and aging.

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Les télomères sont des structures nucléoprotéiques particulières conférant une stabilité aux extrémités de chromosomes. La plupart des mécanismes télomériques sont conservée chez les eucaryotes supérieurs notamment chez l'homme. Parmi les fonctions exercées, les télomères développent des stratégies visant à limiter la recombinaison impropre aux télomères afin de préserver l'intégrité chromosomique. Au cours de ma thèse, j'ai étudié les mécanismes de maintenance et de protection des télomères chez l'homme, et plus particulièrement le rôle de la recombinaison homologue et recombinaison illégitime. Je me suis plus particulièrement intéressé au rôle de P53 dans le maintien des télomères, à travers sa fonction dans la recombinaison. Bien que son rôle soit établi dans la maintenance des télomères des cellules ALT, sa fonction est en revanche moins bien décrite dans les cellules présentant une activité télomérase. Dans cette perspective, nous avons établi des clones télomèrase (+) exprimant de manière stable le transgène P53R175H, décrit comme stimulant la RH. Cependant, la surexpression de P53R175H ne modifie pas le profil télomérique des ces cellules, se révélant ainsi incapable de stimuler la recombinaison télomérique. L'absence de phénotype pourrait être en fait la conséquence d'une interférence de la télomérase dans la mise en place d'un processus de recombinaison télomérique. Le deuxième volet de notre étude nous amené à préciser le rôle la recombinaison dans le maintien des télomères. Pour cela, nous avons construit des lignées isogéniques invalidées pour les deux voies majeures de la recombinaison grâce à une nouvelle famille de vecteurs ARNi basée sur des vecteurs EBV (brevet CEA N° 0501483) développé par Biard D. Ce système permet d'obtenir une réduction importante, spécifique et à long terme (plus de 300 jours en culture) de l'expression d'un gène cible. Plusieurs partenaires du NHEJ (DNA-PKcs, XRCC4, LigIV, Ku70), ou de la RH (RAD54, RAD51, RAD52) ou du complexe MRN ont été inhibés dans la lignée HeLa (adénocarcinome cervical). Dès les premiers jours d'invalidation du gène cible, des altérations de la stabilité des télomères sont constatées. Ces altérations se maintiennent au cours de la sélection (de 100 à 300 jours selon les clones). Ainsi, il semble que l'invalidation du NHEJ conduise à une instabilité télomérique associée à un raccourcissement de la taille des télomères dans le cas de XRCC4 et LigaseIVKD. Malgré une instabilité télomérique prononcée, les cellules RHKD se distinguent pourtant des clones NHEJKD par des altérations télomériques particulières. En effet, la dérégulation du RH mène à des signaux hétérogènes au sein du même bras chromosomique. En revanche, les anomalies dites de structure (perte associée à des cassures) sont plus abondantes dans les cellules déficientes pour le NHEJ. Ces résultats suggèrent que le NHEJ jouerait un rôle de protection alors que le RH serait plutôt impliqué dans l'élongation et la réplication des télomères. Cette étude s'est poursuit avec l'examen de clones MRE11KD, RAD50KD, NBS1KD permettant de clarifier dans un premier temps le rôle de du complexe dans les différentes voies de recombinaison puis sur la maintenance des télomères. A l'image des autres protéines de la recombinaison, RAD50 préserverait l'intégrité télomérique. L'invalidation des protéines NBS1 et MRE11 initie une élongation des télomères, probable manifestation de l‘activation de la recombinaison télomérique, absente des cellules RAD50KD. Ainsi, la présence de cercles télomériques extrachromosomiques dans le clone NBS1KD vient étayer cettehypothèse. Le complexe MRE11/RAD50/NBS1 constituerait alors un répresseur de la RH aux télomères.