Réparation et apoptose

Afin de prendre en charge les différents types de dommages à l’ADN susceptibles de se produire, plusieurs voies de réparation ont été mises en place par la cellule (Hansen 2000). Les réparations induites par l’exposition aux HAP (adduits et sites abasiques) impliquent majoritairement les voies NER et BER.

2.1 Réparation de l’ADN

2.1.1 La voie NER

La réparation par excision de nucléotides (NER) prend en charge les lésions volumineuses (dimères de pyrimidines, adduits volumineux) qui entraînent une distorsion au niveau de la double hélice. Il existe 2 voies, l’une couplée à la transcription (TCR pour Transcription- coupled repair) qui répare spécifiquement les lésions induites au niveau des brins transcrits de gènes actifs, l’autre générale (GGR pour Global Genome Repair), plus lente, qui répare des lésions dans l’ensemble du génome (van Hoffen 2003). Ces deux voies diffèrent uniquement au niveau de l’étape de reconnaissance de la lésion.

Pour la voie GGR, la reconnaissance des dommages passe par le complexe protéique XPC- hHR23B qui va également avoir pour rôle de recruter les protéines nécessaires à la poursuite de la réparation. La protéine XPA longtemps considérée comme ayant un rôle dans la reconnaissance aurait plutôt une fonction de stabilisation du complexe d’incision, en association avec la protéine RPA. En ce qui concerne la voie TCR, la reconnaissance est assurée par les protéines CS (Cockayne Syndrome protein CSA et CSB).

Une fois le dommage identifié, les 2 voies font intervenir le facteur de transcription TFIIH dont les sous-unités XPB et XPD ont une activité hélicase et vont séparer les deux brins du complexe. La protéine RPA assure la stabilité de ce complexe. Le brin endommagé va ensuite être incisé de chaque côté de la lésion par les endonucléases XPG à l’extrémité 3’ et XPF associée à ERCC1 au niveau de l’extrémité 5’. Ceci conduit à l’excision d’un fragment d’ADN simple brin de 25-30pb contenant la lésion.

La resynthèse du brin excisé est assurée par L’ADN polymérase ou ε associé au facteur de processivité PCNA. La ligation du double brin d’ADN est enfin réalisée par la ligase I.

2.1.2 La voie BER

La voie BER prend principalement en charge des petites liaisons qui entraînent une modification chimique de l’ADN sans conséquence au niveau de la distorsion de la double hélice, (méthylation, bases oxydées : 8-oxoGuanine…), les cassures simple brins et les sites AP.

Cette voie est initiée par une ADN glycosylase qui catalyse l’hydrolyse de la liaison N- glycosidique entre la base endommagée et le squelette sucre-phosphate ce qui libère la base générant un site AP. Ce site est clivé par une 5’AP endonucléase qui hydrolyse la liaison phosphodiester en 5’ du site abasique, générant un groupement 3’OH libre nécessaire à l’élongation du brin d’ADN néosynthétisé.

La resynthèse du brin d’ADN peut se faire par deux voies différentes :

- Une voie de resynthèse courte dans la laquelle l’ADN pol associée à XRCC1 incorpore un à deux nucléotides en même temps qu’elle excise le 5’desoxyribose phosphate (dRp) généré lors de la coupure par l’endonucléase.

- Une voie de resynthèse longue qui fait intervenir les ADN pol et ε associées au PCNA. Dans cette voie, 5 à 7 nucléotides sont incorporés, générant une zone de recouvrement avec l’ancien brin d’ADN, les ADN pol n’ayant pas d’activité dRpase. Ce brin est alors éliminé par une flap endonucléase (FEN1) afin que l’étape de ligation puisse s’opérer.

La ligation du brin est réalisée par le complexe ADN ligase III-XRCC1 pour la voie courte et l’ADN ligase I-XRCC1 pour la voie longue.

Contribution des voies BER et NER dans la réparation des lésions induites par les HAP : Les adduits du B[a]P sont réparés par la voie NER dans des études in vivo et in vitro. Cependant la réparation des lésions induites par d’autres HAP est moins bien connue.

Dans une étude in vitro réalisée avec un système acellulaire, Braithwaite el al. (Braithwaite 1998) ont mis en évidence que la NER était la voie principale de réparation des lésions induites par 6 HAP dihydrodiol epoxide mais il semblerait que la voie BER intervienne dans la réparation des sites AP dans les cellules traitées avec le benz[a]anthracene-trans-

2.1.3 Réparation des cassures

Si les cassures simple brins peuvent être réparées par l’action d’une ligase, les cassures double brins de l’ADN sont réparées par deux voies différentes : la recombinaison homologue, ou bien la jonction des terminaisons non-homologues. Le premier assure une réparation fidèle du brin en prenant modèle sur le brin homologue, tandis que le deuxième permet de joindre des bouts d’ADN même s’ils n’ont pas d’homologie de séquence, pouvant induire des mutations au passage. Contrairement à la 1ère, cette voie est peu fidèle mais c’est celle qui prédomine chez les eucaryotes.

Les systèmes de réparation conduisent à l’élimination du dommage et à la restitution fidèle de l’information génétique. Parfois ces réparations sont absentes ou fautives conduisant à l’apparition de mutations.

2.2 Apoptose

Le B[a]P et certains de ses métabolites, en particulier le BaP-7,8-dihydrodiol et le BPDE sont à l’origine d’une augmentation de l’apoptose dans les hépatocytes de souris hepa1c1c7 (Lei 1998), et dans les lignées cellulaires humaines de lymphocytes B (lignée Daudi ) (Salas 1998), d’adénocarcinomes de l’endomètre (RL95-2) (Kim 2007), et les cellules HepG2 (Chen 2003).

Cette mort cellulaire programmée est liée à une accumulation de p53 dans les cellules hepa1c1c7 (Solhaug 2005) et nécessite l’induction des protéines du CYP1 (Chen 2003). En plus de ces signaux pro-apoptotiques, il a été démontré que le B[a]P induisait également des signaux anti-apoptotiques favorisant la survie cellulaire (Solhaug 2005, Solhaug 2004). L’induction de ces deux voies semblerait dépendre du taux de métabolisation du B[a]P et du type de métabolites formés (Holme 2007).