Les dommages directs à l’ADN

La capacité chromophorique de l’ADN lui confère l’aptitude à absorber efficacement l’énergie entre 200 nm et 330 nm (Fig. 1.2 et Tableau 1.1). Ce sont avant tout des liaisons covalentes qui sont capables de se former entre 2 pyrimidines adjacentes, aboutissant à des dimères de pyrimidines. Il en existe 2 sortes : les photoproduits 6-4 de pyrimidine pyrimidone (6-4 PP), et les dimères cyclobutyliques de pyrimidines (CPD pour

cyclobutane pyrimidine dimer). Ces 2 types de photo-dommages dimériques ont une

importance sur la suppression de l’intégrité du génome et représentent les dommages photo-induits les plus répandus (You et al., 2001) (Fig. 1.4).

Figure 1.4 Représentation schématique de la formation d’un CPD et d’un 6-4 PP

1.3.2.1 Les photoproduits 6-4 de pyrimidine pyrimidone

Les 6-4 PP représentent près de 20% des dommages induits par les UV (Liu et al., 2015). Ils sont formés par la création d’une liaison covalente entre le carbone en position 6 et le carbone en position 4 de 2 pyrimidines contiguës ainsi que le transfert d’un groupe OH du carbone en position 4, au carbone en position 5 de la pyrimidine adjacente (Mitchell and Nairn, 1989) (Fig. 1.4). La formation des 6-4 PP est dépendante de la séquence bipyrimidique de l’ADN. En effet, il est nécessaire d’avoir 2 pyrimidines adjacentes sur le même brin d’ADN. Ainsi, 4 types de 6-4 PP sont déclinés : les 6-4 (TT); les 6-4 (TC); les 6-4 (CC) et les 6-4 (CT) ((Mitchell and Nairn, 1989). Il a été démontré qu’ils sont retrouvés à une fréquence de TC > TT > CC > CT (Douki and Cadet, 2001), bien qu’il a été plus anciennement reporté que les 6-4 (CC) ne semblaient pas être formés (Mitchell and Nairn, 1989). Ces dommages induisent des changements au niveau de la structure en double hélice de l’ADN en générant une distorsion de 45°, ce qui engendre des problèmes lors de la réplication de l’ADN (Kim et al., 1995, Mitchell and Nairn, 1989).

Plus précisément, ils bloquent les polymérases transcriptionnelles et réplicatives. Les 6-4 PP sont considérés comme une menace par la cellule. De ce fait, cette dernière a mis en place des systèmes de surveillance et de réparation des dommages. Ainsi, ils sont reconnus et réparés très rapidement (près de 80% sont réparés en moins de 3 heures) par le mécanisme de réparation NER chez les mammifères (You et al., 2001). Cependant, bien que ces dommages représentent une faible portion des dommages photo-induits, ils peuvent avoir des conséquences néfastes pour la cellule s’ils ne sont pas réparés. En effet, un défaut d’élimination de ces dommages induit des lésions pré-cancéreuses (Otoshi et al., 2000, Nishiwaki et al., 2004) et il semblerait que ce soit les 6-4 (CC) qui soient les plus mutagènes entre tous les 6-4 PP générés (Glickman et al., 1986). Néanmoins, les études sur la mutagénicité des 6-4 PP ont principalement été réalisées chez E. coli (Glickman et al., 1986) ou dans un système déficient en réparation (Nishiwaki et al., 2004). Ainsi, chez les mammifères in vivo et en condition normale, les 6-4 PP sont efficacement réparés et ne persistent pas sur l’ADN.

Une des particularités des 6-4 PP est qu’ils peuvent former un photo-isomère par absorption d’un second photon, le Dewar de valence (Douki and Sage, 2016) (Fig. 1.5). Près de 20% des 6-4 PP sont convertis en ce photo-isomère (Meador et al., 2014). Bien qu’originaire des 6-4 PP, les Dewar de valence présentent une distorsion de 21° (Lee et al., 1998). Cependant, tout comme les 6-4 PP, ils sont très efficacement réparés dans les cellules de mammifères (You et al., 2001). Ainsi leur contribution à la mutagénicité est limitée chez l’humain.

Figure 1.5 Représentation schématique de la formation d’un isomère de Dewar par les 6-4 PP

1.3.2.2 Les dimères cyclobutyliques de pyrimidine

Les dimères cyclobutyliques de pyrimidine (CPD) représentent jusqu’à 80% des dommages photo-induits (Besaratinia et al., 2011, Liu et al., 2015). Ils sont produits de la même façon que les 6-4 PP, par dimérisation covalente de 2 pyrimidines adjacentes (Fig. 1.4). Cependant, dans le cas des CPD, c’est la cyclo-addition entre les carbones en position 5 et 6 qui sont liés, produisant une distorsion de l’ADN de 9° par rapport à la conformation initiale (Lee et al., 1998, Kim et al., 1995). Cette faible distorsion les rend plus difficilement détectables par les mécanismes de protection cellulaire. De même que pour les 6-4 PP, il existe 4 types di-nucléotidiques de CPD possibles : les TT > TC > CT > CC (Mitchell et al., 1992, Douki and Cadet, 2001).

De toutes les lésions formées dans l’ADN après une agression aux UV, les CPD sont considérés comme les plus importantes dues à leur abondance, leur réparation lente ainsi que leur mutagénicité. En ce sens, les CPD sont potentiellement plus mutagènes que les 6-4 PP à cause de leur réparation plus lente (You et al., 2001). En effet, dans les cellules somatiques de mammifère, alors que les 6-4 PP sont réparés en seulement quelques heures, on retrouve près de 50% des CPD jusqu’à 48 heures plus tard après leur induction (Mitchell and Nairn, 1989, Mitchell et al., 1992). La mutagénicité des CPD provient de leur persistance lors de la réplication des cellules, car, s’ils ne sont pas réparés, l’ADN va continuer sa réplication, aboutissant à des mutations génomiques. Étant donné que les CPD produisent une distorsion sur l’ADN, les polymérases réplicatives sont bloquées. Elles font alors appel aux polymérases translésionnelles (TLS), qui prennent le relai afin de contourner le dommage. Plus particulièrement, la polymérase êta () joue un rôle important dans la reconnaissance des CPD (Masutani et al., 1999). Néanmoins, elles sont moins fidèles et induisent des erreurs de réplication en incorporant systématiquement des A peu importe le CPD formé (Kusumoto et al., 2004, McCulloch et al., 2004).

Depuis quelques années, on prête aux UVA la capacité d’induire les CPD, et ce, en plus grande quantité que l’oxydation (Mouret et al., 2006, Rochette et al., 2003). Toutefois, les UVB restent les UV formant le plus de CPD. À titre d’exemple, le taux de lésions formées par les UVB est de 518 lésions pour 106 bases par J/m2 alors qu’elle est de 0.081 lésions pour 106 bases par J/m2 par les UVA (Mouret et al., 2006). De plus, les UVA

induisent principalement des CPD (TT), qui sont les moins mutagènes (Rochette et al., 2003). Ainsi, les UVB sont les rayonnements UV les plus pertinents pour étudier l’induction et les conséquences des CPD au niveau cellulaire.