Régulation du BER durant la différenciation cellulaire

Le BER est un des systèmes de réparation permettant la réparation des dommages oxydatifs. De part leur activité métabolique, les cellules différenciées sont soumises au stress oxydatif. Il est donc intéressant d’observer la régulation du BER lors du processus de différenciation. Malheureusement, il y a très peu d’études sur ce sujet.

2.1. Existe-t-il une réparation du BER couplée à la transcription ?

Il a été rapporté que la réparation de certaines lésions oxydatives, dont la plupart sont réparées via le BER, peut être couplée à la transcription et donc interviendrait avec la TCR (Mellon 2005). On peut penser que comme le NER, le BER aurait une réparation spécifique couplée à la transcription, et cette réparation pourrait être augmentée dans les cellules différenciées, comme pour le DAR. La 8-oxoguanine est une lésion de l’ADN dont la réparation est couplée à la transcription, cette lésion peut être bypassée par l’ADN polymérase ou par l’ARN polymérase II, elle a donc un potentiel mutagène. Certaines études ont montré que les gènes transcrits étaient réparés de façon préférentielle pour cette lésion. Cette réparation serait dépendante de XPG, TFIIH et CSB mais indépendante de la protéine Ogg1 (Le Page et al. 2000a; Le Page et al. 2000b; Larsen et al. 2004). La protéine Ogg1 est une ADN glycosylase, elle participe à l’étape de reconnaissance du dommage. Dans le cas de la réparation couplée à la transcription, ce serait une autre protéine qui permettrait la reconnaissance du dommage, elle se fixerait au niveau de l’ADN et bloquerait l’ARN polymérase II (Le Page et al. 2000a; Larsen et al. 2004). Malheureusement, le papier publié dans Cell a été rétracté (Le Page et al. 2000b), il est donc impossible de conclure sur l’existence d’une activité de réparation du BER couplée à la transcription, et son intervention avec la TCR. Dans la revue d’I. Mellon, il est suggéré que la contribution du BER dans la TCR serait de reconnaitre certaines lésions et de modifier ces lésions afin qu’elles puissent être prises en charge par la TCR mais ceci n’est qu’hypothétique (Mellon 2005). Mais, il n’existe aucunes données sur un rôle du BER couplé à la transcription dans les cellules différenciées.

2.2. La régulation du BER au cours de la différenciation cellulaire

Il y a très peu de données sur une présence du BER dans les cellules différenciées, il existe seulement des études sur les cellules musculaires et les spermatozoïdes.

Une des propriétés des cellules musculaires est de métaboliser l’oxygène, et cela induit la formation de radicaux libres qui sont responsables du stress oxydatif. Il est donc intéressant d’observer la régulation du système de réparation du BER en particulier dans ce modèle. L’étude de Narcisso et al, montre que les cellules musculaires sont déficientes pour le BER et hypersensibles aux lésions induites par l’oxygène (Narciso et al. 2007). En effet, les myotubules présentent une cinétique de réparation plus lente que les myoblastes in vitro. La différenciation musculaire est accompagnée par une diminution de l’activité de ligation de l’ADN ligase I qui est corrélée avec une diminution du taux d’ARNm et de protéine de la ligase. Or, la machinerie de processing du BER a besoin de toutes ses protéines dont l’ADN ligase I, et si cette protéine n’est pas ou peu présente, alors le système de réparation sera incomplet et non fonctionnel dans les cellules différenciées. Pour finir, cette étude montre que les dommages sont réparés plus lentement après traitement à l’H2O2 dans les myotubules grâce à un test comète et un marquage

H2AX. En conclusion, les auteurs émettent l’hypothèse que l’absence de réparation des dommages oxydatifs peut participer à la dégénérescence du muscle (Narciso et al. 2007).

En ce qui concerne le deuxième modèle, la régulation est totalement différente. L’étude de Olsen et al, a montré que les cellules germinales mâles ont une activité de BER efficace et cela chez la souris comme chez l’homme (Olsen et al. 2001). En effet, ces cellules possèdent une activité d’excision pour des bases méthylées et des sites abasiques, ainsi que les enzymes responsables de leurs réparations. Les spermatozoïdes possèdent une activité de réparation du BER (Olsen et al. 2001). En revanche, le NER est diminué dans ces mêmes cellules. On peut penser que ces cellules ont besoin de garder un minimum d’activité de réparation, et on peut suggérer que les dommages oxydatifs sont plus importants dans les cellules germinales mâles.

Ces deux modèles sont très différents l’un de l’autre : les cellules musculaires, qui sont des cellules différenciées à durée de vie prolongée diminuent le BER, alors que les spermatozoïdes, qui possèdent un renouvellement constant, ont une activité efficace du BER. Les modèles sont trop peu nombreux pour conclure que le BER est régulé de façon différente entre les tissus à renouvellement constant ou sans renouvellement.

Le SSBR est la voie alterne du BER qui permet de réparation des CSBs de l’ADN. Comme pour le BER, il existe peu de données sur sa régulation lors du processus de différenciation. Malgré tout, Tabocchini et ses collaborateurs ont montré que durant la

différenciation érythroïde, la capacité à réparer les CSBs est diminuée entre les précurseurs et les cellules matures (Tabocchini et al. 2002). On peut donc supposer que l’activité du SSBR est diminuée. Mais les protéines impliquées dans le BER et le SSBR ne sont pas toutes identiques, on ne peut rien conclure sur une quelconque régulation du BER dans les cellules hématopoïétiques. En ce qui concerne les cellules érythroïdes, les activités de réparation par le NER et le SSBR sont diminuées, on peut se demander si le BER ne va pas être lui aussi diminué.

2.3. Existe-t-il une activité du BER spécifique à la différenciation ?

L’accumulation des dommages oxydatifs au niveau du cerveau semble impliquée dans différents syndromes, tels que les syndromes de dégénérescence liés à l’âge. En effet, un défaut du SSBR semble être impliqué dans divers désordres neurologiques (Garcia Mesa 1990; El- Khamisy et al. 2005). Pour ces diverses raisons, l’activité du BER a été étudiée lors du développement neuronal. L’étude de Englander, montre que l’expression des protéines classiques intervenant dans le BER, comme OGG1, APE1, et l’ADN polymérase β sont diminuées lors du développement du cerveau, alors que NEIL 1 et 2, ADN glycosylases récemment identifiées, sont augmentées (Englander and Ma 2006). Les protéines NEIL 1 et 2 (Nei-like mammalian DNA glycosylase) ont été découvertes récemment comme des ADN glycosylases qui reconnaissent des dommages induisant des structures en forme de boucle et vont permettre la génération d’extrémité 3’-phosphate qui sont très peu reconnues par les ADN glycosylases classiques comme AP1. Ces résultats suggèrent qu’il existe une voie du BER dépendante de NEIL 1/2 (Wiederhold et al. 2004). De plus, il semblerait que la réparation dépendante de NEIL favorise la réparation du brin transcrit. Cette étude suggère que lors de la différenciation neuronale, l’activité du BER « classique » est diminuée au profit de la réparation dépendante de NEIL. Certes, cette réparation ne prend pas en charge tous les dommages oxydatifs, mais favoriserait la réparation de type BER associée à la transcription (Englander and Ma 2006). Cette étude montre que le BER serait régulé lors du processus de différenciation comme pour le NER. Ces données relancent aussi le débat sur l’existence d’activités de réparation du BER couplées à la transcription.

Au vue des résultats obtenus dans cette étude, il serait intéressant d’observer si cela est vrai lors de différents processus de différenciation, et notamment au niveau des tissus sans renouvellement.