Thèse de doctorat--Sciences naturelles--Faculté des sciences de l'Université de Paris, 1915. N°: 1570. / Notes bibliogr.

Chez les eucaryotes, différents types de granules à ARN sont des acteurs importants dans les mécanismes de la régulation post-transcriptionnelle de l'expression des gènes. L’irradiation aux UV induit la formation des petits granules cytoplasmiques (GUV) qui ne sont pas des processing bodies et qui semblent être une nouvelle sous classe de granules de stress. Ces granules n’ont pas la même cinétique de formation et de disparition ainsi que la taille, le nombre et la capacité de fusion que les granules de stress classiques. D’autre part, la formation de ces granules UV ne semble pas affecter le niveau de traduction, ni d’induire la réponse au stress. Toutefois, nous avons observé que l’apparition des granules coïncide avec l’arrêt de la prolifération cellulaire. En effet, dans les conditions expérimentales utilisées, la prolifération est décalée de 24 à 48 h selon la dose d’irradiation. L’ensemble de ces observations suggère fortement l'existence, d'une nouvelle sous classe de granules de stress induit par les UV, dont le rôle semble être la répression de la traduction des ARNm codant pour des facteurs importants de prolifération cellulaire.

Les rayons ultraviolets (UVR) font partie du spectre solaire et sont classés selon leur longueur d'onde en UVA (315 nm-400 nm), UVB (280 nm-315 nm) et UVC (100 nm-280 nm). Les UVA et une portion des UVB traversent la couche d'ozone et atteignent la surface terrestre, affectant la peau et les yeux. La peau se compose de l'épiderme, du derme et de l'hypoderme. Les UVR peuvent causer des dommages cellulaires et des dommages directs à l'ADN sous forme de dimères de pyrimidines (CPD et 6-4PP). Les dommages à l'ADN peuvent mener à la formation de mutations impliquées dans l'initiation et la progression des cancers de peau. La réparation des dommages à l'ADN couplée à l'arrêt du cycle cellulaire, ainsi que la mort cellulaire programmée sont des mécanismes de protection contre la transformation tumorale. En effet, la mort cellulaire régulée (RCD), permet de supprimer les cellules endommagées. Il existe de nombreuses voies de RCD, parmi lesquelles se trouve l'apoptose, la nécroptose, la ferroptose et la parthanatos. L'apoptose est connue pour être activée par les UVR, tandis que peu d'études examinent les voies non-apoptotiques initiées par les UVR. Cette thèse s'intéresse à l'étude des voies de RCD activées par les UVB dans les fibroblastes de derme humain (NHDF). En premier lieu, l'activation potentielle des voies non-apoptotiques de nécroptose, ferroptose et parthanatos par les UVB, a été étudiée, en plus de l'apoptose. L'investigation de ces voies a été réalisée à l'aide d'inhibiteurs pharmacologiques de la nécroptose, ferroptose, parthanatose et de l'apoptose, suite à une irradiation létale d'UVB. Nos résultats démontrent que seule l'apoptose est mesurable dans les NHDF exposés aux UVB, tandis que la nécroptose, ferroptose et parthanatos ne sont pas activées par les UVB, et ce, même suite à l'inhibition de l'apoptose. Ainsi, l'apoptose est la réponse principale des NHDF à une exposition létale d'UVB. En parallèle de la mort cellulaire, une déplétion du pool de NAD+ est observée dans les NHDF, dû en partie à l'activation de la protéine de parylation PARP1. Par la suite, la participation des protéines RIPK3 et MLKL dans la mort UV-induite a été étudiée. En effet, une précédente étude a mis en évidence une augmentation de la transcription de RIPK3 à la suite d'irradiations chroniques d'UVB, faisant de RIPK3 une protéine d'intérêt. RIPK3, sous forme phosphorylée, est connue pour être impliquée dans la nécroptose au côté de la protéine MLKL. Dans cette partie, la contribution de RIPK3 et de MLKL dans la mort UVB-induite des NHDF a été mise en évidence par déplétion partielle des protéines cibles. L'utilisation d'inhibiteurs de la nécroptose et l'étude des niveaux de phosphorylation de RIPK3 et MLKL démontre que cette implication est indépendante de leur activité nécroptotique. RIPK3 protège les NHDF de la mort UV-induite par un mécanisme indirect à l'apoptose, tandis que MLKL sensibilise les cellules à l'apoptose UV-induite. Enfin, le régime d'irradiation, soit l'exposition des cellules à une irradiation unique ou à des irradiations chroniques d'UVB, peut influencer la réponse cellulaire. En effet, la réparation des dommages à l'ADN des NHDF a été étudiée au sein du laboratoire et est modifiée selon le régime d'irradiation. Le rôle du régime d'irradiation, unique et chronique, sur la mort cellulaire induite par les rayons UVB dans les NHDF a donc aussi été étudiée. Pour ce faire, les cellules ont été prétraitées ou non par de faibles irradiations chroniques d'UVB (CLUV) puis ont été exposées à une dose létale d'UVB. Les résultats montrent que le régime d'irradiation chronique ne modifie pas la voie de mort activée par les UVB, qui reste apoptotique, et n'entraine pas de changement dans la proportion de cellules en voie de mort. Ainsi, la réponse de mort cellulaire des NHDF n'est pas modifiée par le régime d'irradiation UVB, contrairement à la réparation de l'ADN. Cette thèse établie que l'exposition des NHDF à une dose létale d'UVB induit l'activation de l'apoptose, sans activation des voies non-apoptotiques (nécroptose, ferroptose, parthanatos), et ce même suite à un régime d'irradiation CLUV. De plus, cette étude révèle deux nouveaux acteurs de la mort UV-induite des NHDF : RIPK3 et MLKL. Cette thèse présente des éléments nouveaux qui s'ajoutent à l'ensemble des connaissances et permettent une compréhension plus complète de la réponse cellulaire au stress génotoxique UVB. / Ultraviolet radiation (UVR) is part of the solar spectra. UVR are composed of UVA (315 nm-400 nm), UVB (280 nm-315 nm) and UVC (100 nm-280 nm). UVA and part of UVB reach the earth and affect our skin and eyes. Skin comprises epidermis, dermis and hypodermis layers. UVA and UVB lead to both cellular damage and direct DNA damage, mainly dipyrimidine dimers (CPD and 6-4PP). UV-induced DNA damage can be converted into skin cancer-driver mutations. DNA damage repair mechanisms and regulated cell death (RCD) are two mechanisms protecting cells from tumoral transformation. RCD, such as apoptosis, necroptosis, ferroptosis and parthanatos, remove damaged cells. UVR can induce apoptosis in skin cells, while little is known about non-apoptotic cell death following UVR. This thesis focuses on RCD pathways induced by UVB in normal human dermal fibroblasts (NHDF). First, possible activation of necroptosis, ferroptosis and parthanatos by UVB was investigated, as well as apoptosis, by use of pharmacologic inhibitors. Our results show that only apoptosis can be measured after UVB irradiation in NHDF, while no necroptosis, ferroptosis or parthanatos could be measured, with or without apoptosis inhibition. Apoptosis is thus a key response in NHDF exposed to a lethal UVB dose. Simultaneously with cell death, a drastic decrease in NAD+ was observed in irradiated NHDF, partly due to the activation of PARP1 polymerase. Secondly, the involvement of RIPK3 and MLKL proteins in UV-induced death was investigated. A previous study demonstrated an increase in RIPK3 transcription following chronic UVB irradiations, showing a potential involvement of RIPK3 in UV-induced cell response. Phosphorylated RIPK3 is known to be involved in necroptosis alongside phosphorylated MLKL. Using RIPK3 and MLKL knockdown, our results demonstrate RIPK3 and MLKL involvement in UVB-induced cell death. Use of necroptosis inhibitors plus the study of RIPK3 and MLKL phosphorylation confirmed that their roles are independent of their necroptotic activities. In fact, RIPK3 protects NHDF from UVB-induced cell death by a non-apoptotic mechanism, while MLKL sensitizes cells to UVB-induced apoptosis. Finally, irradiation regime, i.e. chronic irradiations versus unique irradiation, can influence the cellular response. Indeed, DNA damage repair has been studied in the laboratory and is modified by the irradiation regime in NHDF. Thus, we investigated the effect of chronic irradiations on UVB-induced cell death in NHDF. Cells were pre-treated or not with low chronic UVB doses (CLUV) and then exposed to a lethal UVB dose. The results show that with or without CLUV pre-treatment, UVB induced apoptosis with the same proportion of dying cells. Thus, NHDF cell death response is not altered by chronic expositions to UVB, unlike DNA repair. This thesis establishes that NHDF exposure to a lethal UVB dose induces the activation of apoptosis, without activation of non-apoptotic cell death pathways (necroptosis, ferroptosis, parthanatos), even after chronic irradiations (CLUV). In addition, two new actors of UVB-induced cell death, namely RIPK3 and MLKL, are presented here. This thesis presents new elements that help better understand the global cellular response to UVB genotoxic stress.

Bien qu’ils soient exposés tous deux aux rayons ultraviolets (UVR) solaires, cette exposition génotoxique n’entraîne pas les mêmes conséquences dans l’oeil et la peau. Le rôle des rayons UV dans l’induction et la progression des cancers cutanés est bien démontré. Ces rayons génotoxiques sont absorbés par l’ADN. Ils y induisent ainsi des changements conformationnels pouvant mener à la formation de différents dommages. On retrouve de façon prédominante la liaison de pyrimidines adjacentes en dimères cyclobutyliques de pyrimidines (CPD). Ceux-ci causent les mutations signatures responsables des cancers de la peau induits par les UVR. Cependant, aucune évidence ne démontre l’existence de cancer induit par les UVR dans la cornée. Nous avons donc tenté de découvrir les mécanismes permettant à la cornée d’éviter la transformation tumorale induite par les UVR. L’irradiation d’yeux de lapins aux rayons UVB a permis de prouver la capacité de ces rayons à induire la formation de CPD, et ce, de la cornée jusqu’au cristallin. Par la suite, l’irradiation d’yeux humains aux trois types de rayons UV (UVA, B et C) a permis d’y établir leur patron d’induction de CPD. Nous avons ainsi démontré que l’épithélium cornéen est particulièrement sensible à l’induction de CPD, tous types de rayons UV confondus. Enfin, la comparaison de la quantité de dommages présents dans des échantillons de peaux et de cornées irradiées à la même dose d’UVB a permis de démontrer que l’épithélium cornéen est 3.4 fois plus sensible à l’induction de CPD que l’épiderme. Nous avons par la suite étudié les mécanismes de réponse à ce stress. L’analyse de la viabilité cellulaire à la suite d’irradiations à différentes doses d’UVB a révélé que les cellules de la cornée et de la peau ont la même sensibilité à la mort cellulaire induite par les UVR. Nous avons alors analysé la vitesse de réparation des dommages induits par les UVR. Nos résultats démontrent que les CPD sont réparés 4 fois plus rapidement dans les cellules de la cornée que de la peau. L’analyse des protéines de reconnaissance des dommages a révélé que les cellules de la cornée possèdent plus de protéines DDB2 que les cellules de la peau, et ce, surtout liées à la chromatine. Nous avons alors tenté d’identifier la cause de cette accumulation. Nos analyses révèlent que la cornée possède une moins grande quantité d’ARNm DDB2, mais que la demi-vie de la protéine y est plus longue. Enfin, nos résultats suggèrent que l’accumulation de DDB2 dans les cellules de la cornée est entre autres due à une demi-vie plus longue de la protéine. Cette forte présence de DDB2 dans les cellules de la cornée permettrait un meilleur balayage de l’ADN, faciliterait de ce fait la détection de CPD ainsi que leur réparation et contribuerait donc à la capacité de la cornée à éviter la transformation tumorale induite par les UVR. / Even though they are both exposed to ultraviolet (UV) light, eye and skin do not share the same consequences following this genotoxic exposure. The role of UV rays in the induction and progression of skin cancer is well documented. These genotoxic wavelengths are absorbed by DNA, inducing conformational changes and thus leading to the formation of different forms of damage. The preeminent UV-induced DNA damage is formed by the covalent bond of adjacent pyrimidines to form cyclobutane pyrimidine dimers (CPD), which are responsible for the signature UV mutations found in UV-induced skin cancer. However, no evidence has shown the existence of UV-induced cancer in the cornea. We have thus undertaken to study the UV stress response mechanisms to understand how the cornea avoid UV-induced transformation. Irradiation of rabbit eyes with UVB wavelengths allowed us to prove the capacity of UV light to induce CPD formation, even more so, CPD were found from the cornea up to the lens. Thereafter, irradiation of human eyes with the three UV types (UVA, B and C) allowed us to establish their CPD induction pattern. We thus confirmed the fact that the corneal epithelium is particularly sensitive to the induction of CPD from all UV types. The analysis of DNA damage in samples of skin and cornea irradiated to the same UVB dose showed that corneal epithelium is 3.4 times more sensitive to CPD induction than epidermis. We then investigated the stress response mechanisms. The analysis of cellular viability following irradiation of cells to different UVB doses, revealed cells from the corneal epithelium and the epidermis were equally sensitive to UV-induced cell death. We then analysed the efficiency of UV-induced DNA damage repair. Our results show that CPD repair is 4 times more efficient in corneal cells than in skin cells. Analysis of recognition proteins revealed a strong presence of DDB2 in corneal cells and more particularly bound to their chromatin. We thus attempted to understand the reason of this accumulation. Our results reveal a lesser quantity of DDB2 mRNA in corneal cells, but a longer half-life of the DDB2 protein. Taken together, our results suggest the accumulation of DDB2 in corneal cells is due to a longer half-life of the protein, which compensates for a lesser mRNA quantity. This strong presence of DDB2 would allow a better scavenging of DNA in corneal cells and thus facilitate damage detection, enhance CPD repair and contribute to capacity of the cornea to avoid tumour transformation.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie électrique : Toulouse, INPT : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 68 réf.

Thèse (M.Sc.) -- Université Laval, 1997. / Bibliogr.: f. 60-76. Publié aussi en version électronique.

Plusieurs types de granules ARN sont observables dans toutes les cellules. Certains correspondent à des structures où la régulation post-transcriptionnelle est effectuée; parmi ceux-ci on retrouve les granules de stress (GS) et les "processing bodies" (PB). Les GS sont des structures ribonucléoprotéiques cytoplasmiques formées suite à un stress cellulaire et dans lesquels les ARNm sont remisés pour y être transitoirement réprimés et protégés en attendant de meilleures conditions physiologiques. Les PB sont aussi des granules cytoplasmiques ribonucléoprotéiques formés entre autre des composants de la machinerie de dégradation et de la surveillance de l'ARN. De nombreuses études citent l'apparition des GS suite à l'irradiation aux UV. Cependant, cette observation n'a pas été validée. Nous avons donc cherché à caractériser les granules induits par les UV en suivant le comportement de FMRP, une protéine de liaison à l'ARN présente dans les GS. Dans cette étude, nous avons montré que les UV induisent la formation de granules cytoplasmiques qui n'ont ni la même taille, ni la même cinétique d'apparition et de disparition, ni la même composition des GS. Nous avons aussi noté l'absence des protéines de la petite sous-unité ribosomale normalement présentes dans les GS. Nous avons montré également que les cellules irradiées peuvent reprendre certaines fonctions physiologiques. Nous proposons donc l'hypothèse qu'il existerait une nouvelle classe de granules ARN induits par les UV dans lesquels seront accumulés les ARN potentiellement endommagés, ceci serait un nouveau mécanisme de régulation post-tanscriptionnelle.

L’exposition aux rayonnements ultraviolets (UV) solaires est un facteur de risque puisqu’ils induisent des dommages sur l’ADN responsables des mutations signatures retrouvées dans les cancers cutanés. Les principaux dommages induits sont les dimères cyclobutiliques de pyrimidine (CPD) et les photoproduits 6-4 de pyrimidine pyrimidone (6-4 PP). Étant très mutagènes, la cellule a mis en place des mécanismes de protection afin d’éliminer le dommage avant la survenue de mutations. La voie de réponse au dommage (DDR) est activée suite à une agression aux UV afin de détecter et signaler le dommage à la voie signalétique appropriée (réparation, mort cellulaire). La voie DDR est bien définie après une exposition à une dose unique d’UV, mais les conséquences d’une irradiation chronique aux UV (CLUV) et sa pré-stimulation précédant une dose unique sont méconnues. Nos résultats attestent que la CLUV impacte différemment le cycle cellulaire et la voie de réparation comparée à une dose unique d’UV. De même, elle induit des changements transcriptomiques et protéomiques affectant différentes voies de la DDR. Nous avons aussi démontré que la pré-stimulation par la CLUV améliore la réparation des CPD bien que le traitement CLUV induise des CPD résiduels. Cette augmentation de réparation est confirmée par l’augmentation du niveau de DDB2 et XPC au niveau de la chromatine, deux protéines essentielles dans la reconnaissance du dommage induit par les UV. Finalement, nos analyses confirment la persistance et la tolérance des CPD résiduels dans le génome s’accumulant préférentiellement dans l’hétérochromatine et semblent favoriser l’instabilité chromosomique. Ces données permettent de démontrer les conséquences d’un conditionnement cellulaire sur la modulation de différents mécanismes cellulaires, apportant indéniablement un apport dans la compréhension de la néoplasie induite par les UV. / Ultraviolet (UV) solar exposure is a risk factor for humans since they are responsible for skin cancer induction. UV is a genotoxic agent compromising DNA integrity, resulting in modifications of its structure by pyrimidine dimerization. This dimerization induces conformational changes, which are the consequence of DNA distortion. The two main types of UV-induced DNA damage are the cyclobutane pyrimidine dimers (CPD) and the 6-4 pyrimidine pyrimidone (6-4 PP). Both are involved in mutagenesis by the induction of signature mutations found in cutaneous cancers. Therefore, it is important to understand the fate of these damage and their consequences on the genome. However, cells have protection mechanisms to eliminate damage before their conversion into mutations. These mechanisms allow the activation of the DNA damage response pathway (DDR) in order to detect and signal the damage using the appropriate signalling pathway. Depending on the severity and the amount of DNA damage, cells will repair them or simply eliminate the cell with damaged DNA using the appropriate cell death pathway. While the activation and cellular consequences of these pathways has been well studied after a single UV dose, in real life, we are more exposed to repeated chronic low UV doses (CLUV). Likewise, we do not know the influence of cell conditioning on the different DDR responses, i.e., are cells able to improve their cellular stress response after a pre-stimulation by a CLUV? Thus, we have studied the differences in the activation and regulation of the DDR pathway after a single UV irradiation, a CLUV treatment, and a pre-stimulation by the CLUV treatment followed by a single UV irradiation. We have analyzed more extensively the nucleotide excision repair (NER) pathway, which is activated after UV-induced DNA damage. First, we have developed a chronic irradiation protocol to study its impact on the main DDR mechanisms but also to understand the potential changes induced by such a treatment. Our results demonstrate that CLUV differently affects cell cycle and NER compared to a single UV dose. Furthermore, CLUV induces both transcriptomic and proteomic changes, highlighting the importance to determine the consequences associated with a CLUV irradiation. Our results confirm that the DDR response can be modulated depending on the type of UV protocol used. Subsequently, we were particularly interested in the NER pathway, which is the main mechanism activated after the damage signalling. We have shown that the CLUV treatment induced CPD that are not repaired, but that CLUV pre-stimulation improve the NER efficiency of newly formed CPD which is up to 6 times faster compared to cells receiving only a single UV dose. We then studied the protein levels of DDB2 and XPC, two proteins involved in the DNA damage recognition in the NER pathway. We have quantified their regulation following a CLUV treatment. Our analysis shows that DDB2 and XPC are 2 to 3 times more abundant at the chromatin after a CLUV treatment, suggesting an adaptive potential of the NER pathway. Finally, the consequences of the residual CPD induced by the CLUV treatment have been studied and our analysis shows that they are tolerated in the genome since cells are able to divide even in their presence. These residuals damage are preferentially found at heterochromatin level and at the TT dipyrimidine site, but seem to promote chromosomal instability as we found an increase of sister chromatid exchange. Our results shed some light of key element regarding cell conditioning by the CLUV treatment as well as the potential adaptive cellular mechanisms involved. Finally, this thesis brings new information in the understanding and the modulation of the DDR pathway according to the use of UV regimen.

Thèse de doctorat : Instrumentation et analyses avancées : Lille 1 : 2001. / N° d'ordre (Lille) : 3070. Résumé en français et en anglais. Bibliogr. p. 122-125.

Mémoire (M.Sc.)- Université du Québec à Chicoutimi, 1975. / "Thèse présentée dans le cadre du programme UQ d'études avancées en énergie pour l'obtention du grade de la maîtrise es science (énergie)". CaQCU Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU