des protéines effectrices. Les facteurs de réplication collapsés ou bloqués en
phase S activent ATR, ce qui mène à la phosphorylation de Chk1 puis à la
phosphorylation et à la protéolyse de Cdc25A. Ceci prévient l’initiation des
nouvelles origines de réplication et ralentit la réplication. Les CDBs en G2
peuvent activer directement ATM et indirectement ATR via la résection du
brin. Similairement à l’activation rapide des points de contrôle du cycle
cellulaire G1/S et intra-S, le checkpoint G2/M est initié par la
phosphorylation des kinases Chk1 et Chk2 et de la phosphatase Cdc25C. Ceci
prévient la déphosphorylation de Cdk1/Cycline B requis pour la progression
en mitose. Bien que p53 ait un rôle essentiel dans l’arrêt G1/S dépendant de
p21, il n’est pas essentiel pour le checkpoint G2/M même s’il le favorise.
D’après Lobrich et Jeggo, Nat Rev Cancer, 2007
de p53 qui va augmenter la transcription de la protéine p21/Waf1, inhibitrice du cycle en G1 ; ATR et Chk1 vont aussi inhiber la protéine Mdm2, elle-même inhibitrice de p53), ATR joue également un rôle sur Cdc25A. Cdc25A est un activateur des cyclines E (et A) et de Cdk2 qui permettent l’entrée en phase S. ATR/Chk1 vont pouvoir moduler le niveau de phosphorylation de Cdc25A et de cette façon, sa dégradation par un système ubiquitine/protéasome classique. En l’absence de dommages de l’ADN, Cdc25A est normalement phosphorylé par ATR/Chk1 et son niveau est maintenu (Bartek and Lukas 2003). Mais en présence de dommages, ATR et Chk1 sont activés et la dégradation de Cdc25A est augmentée entraînant un blocage du cycle cellulaire en G1 (Figure 31).
Ces deux régulations du cycle indépendantes – p53 et Cdc25A – par ATR ne présentent pas les mêmes cinétiques. En effet, la dégradation de Cdc25A est un phénomène plus rapide que la voie p53-dépendante qui nécessite la transcription et la traduction de nouvelles protéines. La première permettrait donc de retarder la transition G1/S jusqu’à ce que la voie p53-dépendante prolonge l’arrêt en G1. Le niveau de Chk1 est bas en début de G1 et augmente à la fin de cette phase lorsque son action devient nécessaire (Kaneko et al. 1999).
(ii) Au niveau du checkpoint intra-S
Le mécanisme de dégradation de Cdc25A dépendant de Chk1 et d’ATR joue également un rôle dans le checkpoint intra-S puisque Cdc25A active les cdk/cyclines de la phase S (Cdk2/CyclineA) (Bartek et al. 2004; Sorensen et al. 2004) (Figure 31). De plus, la phosphorylation de Cdc7 par ATR joue aussi un rôle (Costanzo et al. 2003).
(iii) Au niveau du checkpoint G2/M
ATR/Chk1 joue un rôle principalement au niveau des checkpoints G1 et S mais ne semble pas avoir un rôle critique pour l’arrêt en phase G2/M (Horton et al. 2007). Cependant, quelques équipes ont montré que l’activation d’ATR et de Chk1 en phase G2 pouvait entraîner un arrêt du cycle en G2/M de la même manière qu’en G1/S (Xiao et al. 2003).
En effet, ATR en activant Chk1 va permettre la phosphorylation par ce dernier de Cdc25C au niveau de la sérine 216. Cette phosphorylation va entraîner la liaison de Cdc25C avec la protéine chaperonne 14-3-3 qui va le séquestrer hors du noyau et
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empêcher l’activation du complexe Cdk1/Cycline B nécessaire à l’entrée en mitose (Sanchez et al. 1997) (Figure 31).
ATR pourrait également réguler le niveau de phosphorylation et la localisation de la cycline B1 en jouant sur la protéine Plk1 (polo like-kinase 1) (Deming et al. 2002). En effet, cette kinase est capable de phosphoryler la cycline B1 sur sa sérine 147 ce qui permet son accumulation nucléaire, nécessaire au passage en phase M. ATR en inhibant Plk1 ne permet pas la localisation nucléaire de la cycline B1 et donc bloque la transition G2/M (Deming et al. 2002).
(b) Dans la réplication de l’ADN
Un des rôles principaux d’ATR est de surveiller la réplication de l’ADN. La surveillance de la réplication est permise par le recrutement d’ATR et d’ATRIP au niveau du simple brin d’ADN, généré par un découplage de l’activité hélicase et polymérase au niveau des fourches de réplication, et sur lequel s’est fixé un grand nombre de protéines RPA (replication protein A) (Zou and Elledge 2003). Cette reconnaissance permet une stabilisation des fourches de réplication lésées et empêche la perte du « réplisome » mais permet également un arrêt du cycle afin de permettre la réparation de la lésion (Paulsen and Cimprich 2007). La présence de RPA, des complexes Rad17 et 9-1-1 et de TopBP1 est nécessaire à ce rôle de protection des fourches et d’arrêt du cycle induit par ATR/ATRIP/Chk1 (Paulsen and Cimprich 2007) (Figure 32).
Ces blocages de fourches de réplication peuvent se produire au niveau de sites particuliers de l’ADN comme les structures secondaires de l’ADN (hairpins par exemple) ou des sites fragiles de l’ADN (régions de l’ADN qui se répliquent tardivement lors de la phase S et qui présentent de nombreuses brèches ou cassures du chromosome durant la métaphase). Là encore, c’est ATR qui permet la stabilité de ces sites fragiles et des structures secondaires de l’ADN en arrêtant le cycle si la réplication de ces régions est incomplète et en stabilisant les fourches de réplication bloquées au niveau de ces sites particuliers (Paulsen and Cimprich 2007).
ATR va pouvoir protéger les fourches de réplication bloquées par des lésions grâce à plusieurs mécanismes (Figure 33):
- il maintient l’association des polymérases au niveau des fourches de réplication ; la polymérase ε interagit avec TopBP1 et Rad17 tandis que la polymérase α est une cible indirecte d’ATR chez la levure (Paulsen and