L’Anémie de Fanconi (FA) est une maladie autosomique récessive rare caractérisée par une dégénération progressive de la moelle osseuse, une petite taille, une prédisposition au cancer et une grave déficience dans la réparation des lésions dans l’ADN, en particulier des pontages interbrins. La FA est un désordre génétique complexe qui comprend 13 groupes de complémentation (FA-A, B, C, D1, D2, E, F, G, I, J, L, M et N) et chacun des gènes correspondant a été identifié (199).
Les patients FA-D1 et FA-N montrent des mutations bi-alléliques respectivement dans
BRCA2 et dans PALB2 ; ces découvertes ont été les premiers témoignages directs de l’existence d’une corrélation fonctionnelle entre la HR et la voie FA dans la réparation et dans la réponse aux dommages de l’ADN (200, 233).
Il est clair aujourd’hui que cette voie FA joue un rôle important dans la signalisation de certains dommages sur l’ADN, en particulier de pontages interbrins, mais le rôle exact de certains composants et l’aspect mécanique de la voie sont encore inconnus. Nous avons connaissance seulement de certaines étapes de la voie FA, grâce surtout aux interactions des protéines de cette voie avec des protéines impliquées dans la HR (359).
Après l’apparition d’une lésion sur l’ADN, un complexe formé de plusieurs protéines FANC (complexe FA) se comporte en E3 monoubiquitine ligase qui monoubiquitine la protéine FANCD2 et, de cette façon, l’adresse à la chromatine sur le site de la lésion. Le complexe FA est assemblé même en absence de FANCD2, en indiquant qu’il agit en amont de FANCD2. FANCD2 activée colocalise ou interagit avec les foyers nucléaires de BRCA1, de Rad51, et de BRCA2/FANCD1, dans des cellules en phase S ou après l’induction de dommages sur l’ADN.
Des données récentes suggèrent que FANCD2 participe à la résolution des pontages interbrins dans l’ADN qui bloquent la progression de la fourche de réplication. Ces études ont aussi montré que FANCD2 est phosphorylée par ATR ; après activation, ATR phosphoryle FANCD2 et en stimule l’ubiquitination par le complexe FA. De façon intéressante, la phosphorylation de FANCD2 par ATR, en réponse à un pontage sur l’ADN, nécessite un complexe FA intact et une protéine Nbs1 fonctionnelle ; en fait, après l’induction des dommages, FANCD2 interagit aussi avec Nbs1. Cela expliquerait le résultat de P. Pichierri selon lequel le complexe MRN nécessite un complexe FA fonctionnel pour la formation des foyers nucléaires (360).
Très récemment, γH2AX a été impliqué dans cette voie d’ubiquitination de FANCD2 et dans son recrutement à la chromatine au niveau des fourches de réplication bloquées ; plus précisément, l’histone phosphorylée n’est pas nécessaire pour l’activation de FANCD2 mais elle l’est pour sa localisation. Ce résultat est ultérieurement confirmé par deux observations : d’une part, au niveau des fourches de réplication bloquées, H2AX est phosphorylée par ATR ; d’autre part, la déplétion d’H2AX, empêche la formation des foyers de FANCD2 après traitement par des agents qui provoquent des pontages dans l’ADN. De plus, l’interaction entre γH2AX et FANCD2, après un traitement à la Mitomycine C ou après une exposition à des radiations UV, est dépendante de BRCA1 qui est indispensable pour que FANCD2 puisse former des foyers.
FANCJ fonctionne en aval de FANCD2 et elle a été identifiée comme l’ADN hélicase BACH1/BRIP, capable de séparer les brins d’ADN avec une polarité 5’→3’ ; FANCJ interagit physiquement avec RPA (361) (Figure 30).
Figure 30. Modèle possible de la voie γγγγH2AX/FANCD2/BRCA1/2. Une fourche de réplication bloquée active ATR qui phosphoryle γH2AX et FANCD2. La phosphorylation de FANCD2 probablement induit son ubiquitination par le complexe FA. FANCD2 monoubiquitiné est recruté à la lésion par BRCA1/FANCJ(BACH1). Pour les détails suivre le texte. J ATR γγγγH2AX P FANCD2 P FANCD2 Ub P FANCD2 complexe FA BRCA1 N BRCA2 γγγγH2AX P Ub P FANCD2 γγγγH2AX
Figure 30. Modèle possible de la voie γγγγH2AX/FANCD2/BRCA1/2. Une fourche de réplication bloquée active ATR qui phosphoryle γH2AX et FANCD2. La phosphorylation de FANCD2 probablement induit son ubiquitination par le complexe FA. FANCD2 monoubiquitiné est recruté à la lésion par BRCA1/FANCJ(BACH1). Pour les détails suivre le texte. J ATR γγγγH2AX P FANCD2 P FANCD2 Ub P FANCD2 complexe FA BRCA1 N BRCA2 γγγγH2AX P Ub P FANCD2 γγγγH2AX J ATR γγγγH2AX P FANCD2 P FANCD2 P FANCD2 Ub P FANCD2 Ub P FANCD2 complexe FA BRCA1 N BRCA2 γγγγH2AX P Ub P FANCD2 γγγγH2AX
Une autre étude réalisée très récemment attribue à FANCG, une protéine du complexe FA, un rôle clé dans la connexion entre la voie FA et la HR. Cette étude a été développée à partir des résultats précédents obtenus par le même groupe, qui avait montré les interactions directes entre FANCG et BRCA2, FANCD2 et BRCA2, FANCG et XRCC3. Dans des cellules de hamster et dans des cellules humaines, le groupe a montré que FANCG est indispensable pour la co-immunoprécipitation de BRCA2 et de FANCD2 (362). De plus, la phosphorylation de FANCG sur la Ser7 est indispensable pour son immunoprécipitation avec BRCA2, FANCD2 et XRCC3. J. B. Wilson et ses collaborateurs, proposent que FANCG possède un rôle indépendant du complexe FA et que la phosphorylation de la Ser7 est un signal nécessaire à la
formation d’un complexe contenant BRCA2, FANCD2, FANCG et XRCC3 (complexe D1- D2-G-X3) ; une mutation sur la Ser7 de FANCG ou la présence d’une BRCA2 tronquée ou non fonctionnelle, empêche la formation du complexe. La découverte que FANCG et XRCC3 font partie de la même voie impliquée dans la sensibilité aux agents pontant l’ADN, soutient l’hypothèse d’un rôle direct du complexe D1-D2-G-X3 dans la HR.
FANCM, une autre protéine faisant partie du complexe FA, possède une activité ATPase dépendante de l’ADN et peut favoriser la dissociation de triplex d’ADN in vitro. Elle possède un domaine hélicase et un domaine endonucléase. Récemment, il a été identifié une protéine qui interagit avec l’extrémité C-terminale de FANCM, FAAP24 (286). FAAP24 s’associe au complexe FA en lui permettant de se lier à l’ADN. Un travail récent montre que FANCM/FAAP24 se lie de façon spécifique et avec haute affinité à des fourches de réplication bloquées, mais aussi à des jonctions de Holliday ; de plus, FANCM peut déplacer des structures d’ADN croisés qui ressemblent aux intermédiaires de la réparation ou de la réplication. Sur la base de ces caractéristiques, FANCM et FAAP24 ont été classées comme membres de la famille XLF/MUS81 (363).
Toutes ces données confirment que les protéines FANC sont impliquées dans la réponse aux dommages de l’ADN, en particulier dans le cas de la réparation des pontages interbrins.
VII. LES CENTROSOMES ET LA REGULATION DU CYCLE
CELLULAIRE CHEZ LES MAMMIFERES.
Le centre d’organisation des microtubules (MTOC) est une structure impliquée dans l’assemblage, l’orientation et l’organisation des microtubules dans les cellules eucaryotes ; son rôle est de réaliser la nucléation des microtubules et la formation du fuseau mitotique et méiotique. Il présente des formes et des dimensions différentes dans les différents organismes. Chez les eucaryotes supérieurs, le MTOC est le centrosome. Les centrosomes sont constitués par un nombre très important de protéines (plus de 150), ce qui suggère l’implication de cette structure dans plusieurs mécanismes cellulaires, y compris la régulation du cycle cellulaire (364).
Des études récentes montrent que le centrosome est impliqué dans le checkpoint G2-M chez les mammifères, puisque le complexe Cdk1/cycB1 qui contrôle l’entrée en mitose, colocalise au centrosome pendant la prophase ; de plus, la kinase Chk1 qui inhibe l’activité de Cdk1, à travers l’inhibition des phosphatases de la famille Cdc25, a été retrouvée au centrosome dans des cellules non mitotiques (365).
Une autre kinase impliquée dans l’entrée en mitose mais qui n’est pas directement liée à l’activation de Cdk1, la kinase Polo, est aussi associée aux centrosomes pendant la phase G2- M (366).
Il y a des évidences selon lesquelles le centrosome serait aussi impliqué dans la transition entre la métaphase et l’anaphase. De plus, la déplétion des certains composant du centrosome ou leur changement en concentration ou en localisation, détermine un arrêt du cycle en phase G1-S. Mais à présent, les mécanismes à travers lesquels le centrosome contrôle l’entrée en phase S n’ont pas été clarifiés.
Des études récentes réalisées dans la levure, ont aussi impliquées le centrosome dans les étapes finales de la mitose et dans la division cellulaire mais ces résultats n’ont pas été retrouvés dans les cellules de mammifères (367).
Une preuve ultérieure de l’implication des centrosomes dans la régulation du cycle cellulaire provient des études sur des cellules d’insecte et humaines qui indiquent que la destruction des
centrosomes qui détermine une ségrégation des chromosomes et une division mitotique incorrectes, est le résultat d’une réponse génétiquement programmée à une accumulation de lésions génotoxiques sur l’ADN. Ces cellules sont caractérisées par une accumulation de plusieurs noyaux, par des fuseaux mitotiques multipolaires, par l’aneuploïdie et par une fragmentation des centrosomes. Il a été suggéré que cette réponse est le mécanisme principal qui amène les cellules tumorales à la mort cellulaire, après un traitement par des agents chimiothérapeutiques (368).
Il faut remarquer aussi que de cellules mutées dans les paralogues de Rad51, comme XRCC3 et XRCC2, présentent une fragmentation des centrosomes conduisant aux mêmes défauts (369).