La stabilité du génome est essentielle pour contrecarrer le vieillissement, le cancer, les désordres neuronaux et/ou congénitaux. Les organismes sont continuellement soumis à des stress (radiations, contaminants chimiques, radicaux libres…) endommageant l’ADN et générant ainsi de l’instabilité génétique. Notre laboratoire s’intéresse aux équilibres subtils orchestrant la réparation de l’ADN, permettant de protéger contre l’instabilité génétique tout en autorisant la diversité génétique (anticorps, gamètes, évolution moléculaire).
L’intégrité du patrimoine génétique est quotidiennement compromis par des agressions d’origine exogène (exposition aux radiations) ou endogène. Les stress endogènes peuvent provenir d’espèces réactives de l’oxygène (ROS : reactive oxygen species) générées par le métabolisme cellulaire; de plus, les stress réplicatifs représentent aussi des stress endogènes importants. En effet, la progression des fourches de réplication est régulièrement bloquée par de nombreux dommages ou configurations structurales endogènes (hybrides ADN/ARN, structure d’ADN difficiles à répliquer, fixation forte de protéines,…). On peut remarquer que le stress oxydant et le stress réplicatif sont généralement considérés à la fois comme tumorigènes et favorisant la sénescence qui contrecarre le développement tumoral. La transmission du patrimoine génétiques nécessite donc le contrôle de la réponse aux dommages à l’ADN (DDR : DNA damage response), qui coordonne un réseau de voies métaboliques. Il faut souligner que l’activation spontanée de la DDR, en réponse au stress réplicatif endogène, a été décrite dans des cellules précancéreuses ou à des étapes précoces de l’initiation tumorale -. De plus des défaut de DDR sont aussi associés à des pathologies du développement, neuronales ou liées à l’inflammation. Ainsi l‘étude de la nature et des conséquences du stress réplicatif endogène revêt une importance cruciale pour la compréhension de l’instabilité génétique spontanée.
Les cassures double brin (CDB) de l’ADN sont des lésions extrêmement toxiques qui peuvent êtres produites par les radiations ionisantes ou les arrêts de la fourche de réplication. Les CDB peuvent aussi êtres physiologiquement produites par la cellule, au cours de la différenciation méiotique ou de la recombinaison V(D)J générant le répertoire immunitaire. L’étude de la réparation des CDB présente donc des intérêts tant fondamentaux qu’appliqués. En effet, d’une part les stratégies utilisant la radiothérapie devrait largement bénéficier des connaissances sur la régulation de la réparation des CDB. D’autre part si les CDB peuvent être utilisées pour générer de la diversité génétique (méiose, recombinaison V(D)J) elles peuvent aussi créer de l’instabilité génétique. La régulation fine et précise de la réparation des CDB est donc essentielle pour préserver ces équilibres et enjeux cellulaires.
Le réseau métabolique prenant en charge les dommages à l’ADN doit donc favoriser le maintien de la stabilité du génome, tout en autorisant la diversité génétique. Pour certaines lésions, plusieurs mécanismes alternatifs peuvent prendre en charge la réparation; il est donc essentiel de bien coordonner les différents systèmes de réparation entre eux mais aussi en relation avec les autres processus fondamentaux de la cellule tels que la réplication de l’ADN, le cycle cellulaire et l’apoptose.
La réparation des CDB utilise deux grandes stratégies générales :
- la première stratégie utilise un ADN partenaire de séquence homologue et se réfère à la recombinaison homologue (RH). Celle-ci est un processus, conservé dans tous les organismes, et qui se trouve au cœur de la balance maintenant l’équilibre entre la stabilité et la diversité génétique. En plus de la réparation des CDB, la RH permet le redémarrage des fourches de réplication bloquées, ce qui lui confère donc un rôle protecteur contre le stress réplicatif endogène.
- la seconde stratégie de réparation des CDB ne nécessite pas d’homologies de séquence entre les partenaires, pour ligaturer les extrémités double brin (NHEJ: Non-homologous End-joining).
