Un lien étroit existe entre l’intégrité du génome et l’architecture nucléaire. Les lamines, composants majeurs de l’enveloppe nucléaire sont impliquées dans de nombreux processus nucléaires, tels que la réplication, la transcription et le maintien de l’architecture nucléaire. Il a notamment été rapporté que les lamines de type A sont impliquées dans la réparation des cassures double brin de l’ADN et la stabilité des télomères. Toutefois, peu d’études ont été réalisées sur les lamines de type B. Fait intéressant, il a été observé que l’accumulation de la lamine B1 est retrouvée dans différentes tumeurs. Cependant, les conséquences d’une dérégulation de cette lamine sur la stabilité du génome restent peu documentées.Au cours de ma thèse, je me suis intéressée à l’impact d’une dérégulation de la lamine B1 sur le maintien de la stabilité du génome, notamment sur la réparation des cassures double brin de l’ADN et la stabilité des télomères. Nous avons pu mettre en évidence que la surexpression de lamine B1 conduit à un défaut de réparation par NHEJ, associé à une diminution de recrutement de 53BP1 aux dommages radio-induits. Nous avons également démontré que la lamine B1 interagit directement avec 53BP1, protéine impliquée dans le choix de la voie de réparation, et que cette interaction est régulée en cas de dommages à l’ADN. En effet, la liaison entre ces deux protéines est rompue après dommages en condition endogène, ce qui n’est pas le cas après surexpression de la lamine B1. Ce défaut de recrutement de 53BP1 aux dommages pourrait rendre compte de la diminution de l’efficacité du NHEJ. De plus, j’ai pu identifier les domaines protéiques impliqués dans cette interaction. Il est intéressant de noter que la surexpression du domaine de la lamine B1 impliquée dans l’interaction mime la surexpression de la lamine B1 entière. Au contraire, la lamine B1 délétée de ce domaine n’a aucun impact sur le recrutement de 53BP1 et la persistance des dommages. Ces différentes données confortent notre hypothèse quant à la séquestration de 53BP1 après surexpression de lamine B1.En parallèle, nous avons pu démontrer que la surexpression de la lamine B1 entraine l’apparition de diplochromosomes concomitants à une sénescence accrue. Ce phénomène d’endoréplication peut être induit par des défauts télomériques, tels que des télomères dysfonctionnels ou déprotégés. De façon intéressante, mes données montrent que la surexpression de la lamine B1 entrainent des dommages télomériques. Nous avons également établit que la lamine B1 interagit avec TRF2, protéine du complexe « shelterin » permettant la protection des télomères contre la signalisation des dommages à l’ADN. La rétention putative de TRF2 par la lamine B1 pourrait être à l’origine des défauts télomériques observés après la surexpression de cette dernièreCette étude démontre de nouveaux rôles de la lamine B1 dans le maintien de la stabilité du génome, notamment à travers ses interactions avec deux protéines clefs dans la réparation des cassures double brin et la stabilité des télomères. Cela nous ouvre de nouvelles pistes de recherche qui permettront une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans la tumorigenèse et en particulier sur le lien existant entre l’intégrité de l’architecture nucléaire et la stabilité du génome. / A close link exists between genome stability and nuclear architecture. Lamins, major component of the nuclear envelope, are involved in many nuclear processes, such as replication, transcription and nuclear architecture. It has been reported than lamins A/C are involved in double strand break repair and telomere stability. However, few studies have been conducted on B-type lamins. Interestingly, it was observed that the accumulation of lamin B1 is found in different tumors. Nevertheless, consequences of its deregulation on genome stability remain poorly documented.During my PhD, I analysed the impact of deregulation of lamin B1 on genome maintenance, including double-strand breaks repair and telomere stability. We were able to demonstrate that overexpression of lamin B1 leads to defect of NHEJ, associated with decrease of the 53BP1 recruitment to DNA damage. We have also shown that lamin B1 interacts directly with 53BP1, a protein involved in the choice of the repair pathway, and that this interaction is regulated upon DNA damage. Indeed, the association between these two proteins is disrupted after damage, in endogenous condition, in contrast this dissociation is not observed after lamin B1 overexpression. The defect of 53BP1 recruitment to DNA damage could account for the decrease in the NHEJ efficiency. Moreover, I have identify the protein domains involved in this interaction. It is interesting to note that overexpression of the interaction domain mimics the overexpression of the full lamin B1. Instead, lamin B1 deleted from this domain has no impact on 53BP1 recruitment and on DNA damage persistence. These data support our hypothesis about the sequestration 53BP1 after overexpression of lamin B1.In parallel, we have demonstrated that the lamin B1 overexpression causes the appearance of diplochromosomes concurrent to an increase of senescence. This phenomenon of endoreduplication can be induced by telomere defects such as dysfunctional or deprotected telomeres. Interestingly, I have observed that lamin B1 overexpression leads telomere damages. We also established that lamin B1 interacts with TRF2, a protein of "shelterin" complex involved in the protection against the DNA damage signaling at telomere. The putative retention TRF2 by lamin B1 could cause telomere defects observed after overexpression of the latter.This study identifies new roles of lamin B1 in maintaining genome stability, including through its interactions with two key proteins in the repair of double-strand breaks and stability of telomeres. This opens up new ways of research that will enable a better understanding of the molecular mechanisms involved in tumorigenesis and in particular on the relationship between the integrity of the nuclear architecture and genome stability.

De nombreuses études montrent un rôle important de l'architecture du noyau sur la stabilité du génome. Les lamines sont les constituants majeurs de l’enveloppe nucléaire et sont impliquées dans de nombreux processus, notamment, la régulation génique, la réplication et le maintien de la structure du noyau. Il en existe 2 types, les lamines A/C et les lamines B. Certaines mutations des lamines A/C sont à l’origine de syndromes progéroïdes, classés jusqu’à présents en deux catégories : ceux associés à une dérégulation des lamines (laminopathies) et ceux associés à un défaut de réparation de l’ADN, dont l’Ataxie Télangiectasie (A-T). Il est proposé que le vieillissement prématuré observé dans les laminopathies est dû à un défaut de réparation de l’ADN, qui serait alors la voie commune d’induction de sénescence des syndromes progéroïdes. Ceci est appuyé par le fait que de plus en plus de données associent les mutations des lamines A/C à des défauts de réparation de l’ADN. La mise en évidence, par notre laboratoire d’une accumulation de lamine B1 dans A-T et dans deux autres syndromes progéroïdes, pose la question de l’impact de la surexpression de la lamine B1 sur la réparation de l’ADN, d’autant plus que de plus en plus de données associent une augmentation de la lamine B1 à de nombreux cancers, bien que le mécanisme moléculaire ne soit pas connu. Au cours de ma thèse, j’ai donc pu montrer, notamment à l’aide de substrats intra-Chromosomiques, qu’une surexpression de lamine B1 entraînait un défaut de réparation des cassures double-Brin par NHEJ associé à un défaut de recrutement de 53BP1 à la cassure. La mise en évidence d’une interaction entre 53BP1 et la lamine B1, rompue après dommages permet de suggérer un nouveau rôle de la lamine B1 comme réservoir de 53BP1, régulant son recrutement aux cassures. De plus, d’autres résultats suggèrent que la lamine B1 agirait également au niveau de la signalisation du dommage en altérant l’activation d’ATM par un mécanisme qu’il reste à caractériser. L’ensemble de ces résultats montrent un nouveau rôle très important de la lamine B1 dans la signalisation des dommages et la régulation du recrutement des protéines de réparation, ouvrant la voie à une meilleure compréhension de l’implication de la lamine B1 dans la sénescence et le cancer. / Many studies show an important role of nuclear shape on genome stability. Lamins are the major components of the nuclear envelope and are implicated in numerous processes like gene regulation, DNA replication and the maintenance of nuclear structure. There are 2 types of lamins : lamin A/C and lamin B. Some mutations of lamin A/C cause progeroid syndromes, which are classified untill now in two categories : those due to lamins deregulation and those due to DNA repair defects, including Ataxia Telangiectasia (A-T). Accelerated aging observed in laminopathies is proposed to be due to a DNA repair defect, which would be the common pathway leading to senescence in progeroid syndromes. This is supported by many data linking lamin A mutations to DNA repair defects. Our laboratory reported that lamin B1 accumulates in A-T and Fanconi and another study showed also an accumulation in Werner syndrome, which is another progeroïd syndrome. This discovery raises a question about the impact of lamin B1 overexpression on DNA repair, especially as more and more data show an increase of lamin B1 in several cancers, although the molecular mechanism is still unclear. During my thesis, I showed, in particular with intrachromosomal substrates, that lamin B1 overexpression leads to an NHEJ double-Strand break (DSB) repair defect associated with a defect of 53BP1 recruitment to the break. The discovery of an interaction between 53BP1 and lamin B1, which is broken after damage, suggests a new role of lamin B1 as a « reservoir » of 53BP1, regulating its recruitment to the break. In addition, we obtained results suggesting that lamin B1 could also act in the DSB signalisation pathway by affecting ATM activation through a mechanism that we still have to characterize.All together, these datas show a new important role of lamin B1 in DSB signalisation and in the regulation of the recruitment of repair proteins, paving the way to a better understanding of the implication of lamin B1 in senescence and cancer.

La surexpression de la lamine B1, un composant majeur de l'enveloppe nucléaire, a été rapportée dans diverses tumeurs. Cependant, les causes et les conséquences de cette augmentation sur la stabilité du génome n'ont pas été étudiées à ce jour. En effet, l'instabilité du génome est considérée comme une caractéristique majeure des cellules cancéreuses. Pour assurer le maintien de la stabilité du génome, les cellules ont développé de multiples et complexes mécanismes parmi lesquels les voies de réparation de l'ADN et la gestion du stress réplicatif sont essentielles. Au cours de ma thèse, l'impact de l'augmentation de niveau de lamine B1 sur la stabilité du génome, en particulier sur la réparation de cassure double-brin (CDB) et sur le contrôle du stress réplicatif a été étudié. En effet, nous montrons qu'une augmentation de la lamine B1 entraîne une accumulation de CDB et leur persistance en réponse à l'irradiation (foyers γH2AX), en plus d'une sensibilité accrue à l'irradiation (formation de colonies et cassures chromosomiques). Les cellules surexprimant la lamine B1 montrent également des défauts de recrutement de 53BP1 aux sites de dommages d’ADN, couplés à une diminution de l'efficacité de la réparation de CDB par NHEJ (Non-Homologous End-Joining). De plus, nous avons identifié une interaction directe entre la lamine B1 et 53BP1 régulant le recrutement de ce dernier aux CDB. Nos résultats supportent un modèle dans lequel l'augmentation de la lamine B1 conduit à la séquestration de 53BP1, modifiant ainsi son recrutement aux CDBs. En parallèle, nous montrons que les cellules surexprimant la lamine B1 présentent des signes accrus de stress réplicatif tels que l'accumulation de foyers spontanés de p-RPA, l'augmentation des figures radiales lors du traitement par mitomycine C, et une sensibilité accrue au traitement par camptothécine. Nous avons en outre cherché à identifier les causes de l'augmentation du stress réplicatif dans ces cellules, et les conséquences potentielles, en particulier sur l'induction de phénotypes inflammatoires. En fait, nous montrons que la surexpression de la lamine B1 conduit à une diminution de l'efficacité de la réparation de CDB par la recombinaison homologue, couplée à un défaut de formation de foyers BRCA1 après irradiation. De plus, nous avons obtenu des données préliminaires suggérant une induction de l'inflammation lors de la surexpression de la lamine B1. En résumé, ce travail de Thèse a permis d’identifier un nouveau mécanisme régulant le recrutement de 53BP1 aux CDB par son interaction avec la lamine B1, et souligne le rôle de l'augmentation de la lamine B1 dans la promotion de l'instabilité génomique au moins partiellement par des défauts de réparation de CDB et une augmentation de stress réplicatif. Après confirmation de l'induction de phénotypes inflammatoires, nous aurions identifié des rôles de l'augmentation de la lamine B1 dans la promotion de deux caractéristiques majeures du cancer - l'instabilité génomique et l'inflammation - favorisant ainsi le rôle de la lamine B1 dans le développement tumoral et proposant cette dernière comme une cible thérapeutique antitumorale potentielle. / The overexpression of lamin B1, a major component of nuclear envelope, has been reported in various tumors. However, the causes and consequences of this increase on the genome stability have not been studied to date. Indeed, genome instability is considered a major hallmark of cancer cells. To ensure the maintenance of genome stability, cells have developed multiple complex mechanisms among which pathways of DNA repair and replication stress management are essential. Therefore, during my thesis the impact of an increased lamin B1 level on genome stability, in particular on double-strand break (DSB) repair and on the control of replication stress was studied. Indeed, we show that increased lamin B1 leads to an accumulation of DSBs and their persistence in response to irradiation (γH2AX foci), in addition to an increased sensitivity to irradiation (colony formation and chromosomal breaks). Lamin B1 overexpressing cells also show defects in the recruitment of 53BP1 to damage sites, coupled to a decreased efficiency of DSB repair by Non-Homologous End-Joining. Moreover, we identified a direct interaction between lamin B1 and 53BP1 regulating the latter’s recruitment to DSBs. Our results support a model where increased lamin B1 leads to the sequestration of 53BP1, thereby altering its recruitment to DSBs. In parallel, we show that cells overexpressing lamin B1 display increased signs of replication stress such as accumulation of spontaneous p-RPA foci, increased radial chromosomes upon mitomycin C treatment, and enhanced sensitivity to treatment with camptothecin. We further aimed to identify the causes of the increased replication stress in these cells, in addition to the potential consequences, in particular on the induction of inflammatory phenotypes. In fact, we show that lamin B1 overexpression leads to a decreased efficiency of DSB repair by Homologous Recombination, coupled to a defect in irradiation-induced BRCA1 foci formation. In addition, we obtained preliminary data suggesting a possible induction of inflammation upon lamin B1 overexpression. Altogether, this work identifies a novel mechanism regulating the recruitment of 53BP1 to damage sites through its interaction with lamin B1, and highlights the role of increased lamin B1 in promoting genome instability at least partially through defective DSB repair and increased replication stress. Upon confirming the induction of inflammatory phenotypes, we would have identified roles of increased lamin B1 in promoting two major hallmarks of cancer – genomic instability and inflammation - thereby favorizing a role for lamin B1 in tumor development and proposing the latter as a potential anti-tumor therapeutic target.

Les anticorps anti-phospholipides (aPL), tels que les anticoagulants lupiques (LAC), sont associés au développement récurrent de thromboses chez les patients atteints du lupus érythémateux disséminé (LED). Il a été observé que des titres élevés d’auto-anticorps antilamine B1 (anti-LB1), chez des patients porteurs de LAC, diminuent le risque de ces manifestations thrombotiques. Toutefois, la relation existant entre la lamine B1 (LB1), les anti-LB1 et la thromboprotection n’est toujours pas expliquée. Dans cette étude, nous avons donc cherché à comprendre comment la LB1 et les anti-LB1 induisent cette thromboprotection. Nous avons testé les effets d'anti-LB1 purifiés et de LB1 recombinante sur l'activation des cellules endothéliales et des plaquettes. Nous avons été en mesure de déterminer que la LB1, contrairement aux anti-LB1, possède une activité anti-plaquettaire. En effet, la LB1 réduit l’activation et l’agrégation plaquettaires in vitro et in vivo. Cette activité est due à une liaison directe de la LB1 aux plaquettes, suivie par une internalisation rapide dans des vésicules de clathrine. Par co-immunoprécipitation, nous avons découvert que la LB1 interagit avec le récepteur de l’insuline situé sur la membrane plaquettaire. La liaison de la LB1 à ce récepteur entraîne vraisemblablement son internalisation et l'inhibition d'une des cascades de signalisation normalement induite par le récepteur de l’insuline, menant éventuellement à l’inhibition des fonctions plaquettaires. L’ajout d’anti-LB1 purifiés dans nos expériences a permis d'augmenter de façon significative la persistance de la LB1 dans les plaquettes, une observation confirmée par la détection de LB1 uniquement dans les lysats de plaquettes prélevées chez des patients anti-LB1 positifs. iv Nos résultats suggèrent que la LB1 prend part aux mécanismes régulateurs des processus d’hémostase chez des sujets sains et que la présence d’anti-LB1, chez les patients lupiques, prolonge la persistance de cet auto-antigène dans les plaquettes, les empêchant ainsi de s’activer. Ce mécanisme expliquerait la diminution du risque de thrombose chez les patients LAC positifs porteurs d’anti-LB1 circulants. / Anti-phospholipid antibodies such as lupus anticoagulant antibodies (LAC) are associated with recurrent thrombotic events in systemic lupus erythematosus (SLE) patients. However, the risk of thrombosis in LAC positive patients is markedly reduced in the presence of high titers of autoantibodies to lamin B1 (anti-LB1). To date, the implication of lamin B1 (LB1) and anti-LB1 in thromboprotection remains unclear. Our objective was to examine the mechanism whereby LB1 and anti-LB1 induced thromboprotection. Functional platelet and endothelial cell activation assays were used to determine the effects of recombinant LB1 and affinity purified anti-LB1 on these two cell types. LB1, contrarily to anti-LB1, was found to possess an intrinsic anti-platelet activity. This protein reduced the activation and aggregation of platelets in vitro and in vivo. This activity was likely due to the direct binding of LB1 to platelets, followed by its rapid internalization within clathrin coated-pits. Coimmunoprecipitation revealed that LB1 interacted with the insulin receptor located within the platelet membrane. The binding of LB1 to this receptor induced its internalization and inhibited at least one of the phosphorylation cascade stimulated by the receptor, which in turn inhibited platelet functions. The addition of affinity-purified anti-LB1 in our model markedly increased the persistence of LB1 within platelets, a finding supported by the detection of LB1 only in platelets from anti-LB1 positive SLE patients. Our results suggest that LB1 regulates haemostasis in normal subjects. The presence of anti-LB1 in SLE patients prolongs the persistence of LB1 within platelets, thus possibly vi preventing further platelet activation. This mechanism likely explains the reduced risk of thrombotic events in LAC positive SLE patients with circulating anti-LB1 autoantibodies.

Les anticorps anti-phospholipides (aPL), tels que les anticoagulants lupiques (LAC), sont associés au développement récurrent de thromboses chez les patients atteints du lupus érythémateux disséminé (LED). Il a été observé que des titres élevés d’auto-anticorps antilamine B1 (anti-LB1), chez des patients porteurs de LAC, diminuent le risque de ces manifestations thrombotiques. Toutefois, la relation existant entre la lamine B1 (LB1), les anti-LB1 et la thromboprotection n’est toujours pas expliquée. Dans cette étude, nous avons donc cherché à comprendre comment la LB1 et les anti-LB1 induisent cette thromboprotection. Nous avons testé les effets d'anti-LB1 purifiés et de LB1 recombinante sur l'activation des cellules endothéliales et des plaquettes. Nous avons été en mesure de déterminer que la LB1, contrairement aux anti-LB1, possède une activité anti-plaquettaire. En effet, la LB1 réduit l’activation et l’agrégation plaquettaires in vitro et in vivo. Cette activité est due à une liaison directe de la LB1 aux plaquettes, suivie par une internalisation rapide dans des vésicules de clathrine. Par co-immunoprécipitation, nous avons découvert que la LB1 interagit avec le récepteur de l’insuline situé sur la membrane plaquettaire. La liaison de la LB1 à ce récepteur entraîne vraisemblablement son internalisation et l'inhibition d'une des cascades de signalisation normalement induite par le récepteur de l’insuline, menant éventuellement à l’inhibition des fonctions plaquettaires. L’ajout d’anti-LB1 purifiés dans nos expériences a permis d'augmenter de façon significative la persistance de la LB1 dans les plaquettes, une observation confirmée par la détection de LB1 uniquement dans les lysats de plaquettes prélevées chez des patients anti-LB1 positifs. iv Nos résultats suggèrent que la LB1 prend part aux mécanismes régulateurs des processus d’hémostase chez des sujets sains et que la présence d’anti-LB1, chez les patients lupiques, prolonge la persistance de cet auto-antigène dans les plaquettes, les empêchant ainsi de s’activer. Ce mécanisme expliquerait la diminution du risque de thrombose chez les patients LAC positifs porteurs d’anti-LB1 circulants. / Anti-phospholipid antibodies such as lupus anticoagulant antibodies (LAC) are associated with recurrent thrombotic events in systemic lupus erythematosus (SLE) patients. However, the risk of thrombosis in LAC positive patients is markedly reduced in the presence of high titers of autoantibodies to lamin B1 (anti-LB1). To date, the implication of lamin B1 (LB1) and anti-LB1 in thromboprotection remains unclear. Our objective was to examine the mechanism whereby LB1 and anti-LB1 induced thromboprotection. Functional platelet and endothelial cell activation assays were used to determine the effects of recombinant LB1 and affinity purified anti-LB1 on these two cell types. LB1, contrarily to anti-LB1, was found to possess an intrinsic anti-platelet activity. This protein reduced the activation and aggregation of platelets in vitro and in vivo. This activity was likely due to the direct binding of LB1 to platelets, followed by its rapid internalization within clathrin coated-pits. Coimmunoprecipitation revealed that LB1 interacted with the insulin receptor located within the platelet membrane. The binding of LB1 to this receptor induced its internalization and inhibited at least one of the phosphorylation cascade stimulated by the receptor, which in turn inhibited platelet functions. The addition of affinity-purified anti-LB1 in our model markedly increased the persistence of LB1 within platelets, a finding supported by the detection of LB1 only in platelets from anti-LB1 positive SLE patients. Our results suggest that LB1 regulates haemostasis in normal subjects. The presence of anti-LB1 in SLE patients prolongs the persistence of LB1 within platelets, thus possibly vi preventing further platelet activation. This mechanism likely explains the reduced risk of thrombotic events in LAC positive SLE patients with circulating anti-LB1 autoantibodies.