La réparation des bris d’ADN 25 

Les mécanismes de la DDR doivent être réprimés aux télomères pour protéger l’intégrité des chromosomes (section 1.3.2). Cependant, ces mécanismes sont très importants dans la protection des chromosomes lorsque survient véritablement un bris à l’ADN. Suite à un dommage à l’ADN, la réparation du bris suit normalement trois étapes, soit la détection du bris, le recrutement des facteurs de réparation au site du dommage et la réparation elle-même [201]. Ces étapes sont principalement régulées par des modifications post-transcriptionnelles. ATM et ATR, deux kinases de la famille des PIKKs (phosphoinositide 3-kinase related protein kinases), sont particulièrement importantes dans la

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réparation des dommages à l’ADN et chacune active une voie particulière [202]. La voie ATM est activée suite à un bris d’ADN double-brin qui est détecté par le complexe protéique MRN (Mre11, Rad50, NBS1) [203]. La kinase ATM est alors recrutée au dommage et elle déclenche une cascade de signalisation comprenant la phosphorylation de cibles telles que H2AX, 53BP1, ChK2, MDC1, BRCA1 et p53 [201, 204]. p53 déclenche l’arrêt du cycle cellulaire en G1/S pour permettre la réparation des dommages avant la poursuite du cycle [201]. Si une réparation est impossible, la cellule entre en sénescence ou en apoptose. L’histone H2AX (γH2AX une fois phosphorylée) participe à la signalisation du bris d’ADN et forme des foyers rapidement après la détection des dommages. Sa présence mène à l’accumulation au site du dommage de protéines effectrices nécessaires à la réparation, dont fait partie 53BP1, une protéine promotrice de jonction des extrémités non-homologues (NHEJ) [201, 205]. La voie ATR est activée suite à de nombreux types de bris contenant de l’ADN simple brin, comprenant principalement les dégâts au niveau de la fourche de réplication [202, 206]. L’ADN simple brin non protégé est repéré par la protéine RPA qui s’y accumule et permet le recrutement de la kinase ATR (et son cofacteur ATRIP) au dommage [207]. ATR active ensuite plusieurs autres protéines, dont ChK1, Rad9, Rad1, Hus1, TOPBP1, BRCA1 et p53 [202, 208]. Tout comme ATM, l’activation d’ATR mène à l’arrêt du cycle cellulaire et à la réparation du bris, sans quoi la cellule entre en sénescence ou en apoptose.

Il existe deux mécanismes principaux de réparation de dommage à l’ADN. La NHEJ est le mécanisme le plus utilisé dans les cellules humaines. Elle permet de joindre les deux extrémités du bris sans nécessiter une séquence homologue pour effectuer cette réparation. En cas de besoin, elle peut occasionner la perte ou l’ajout de quelques nucléotides au niveau des bris pour permettre la ligation de deux extrémités non-compatibles, ce qui peut incorporer des mutations dans la séquence d’ADN [204]. Les protéines principales de la NHEJ sont Ku, les complexes des ligases à ADN et potentiellement MRN [209]. La HR, aussi utilisée par les cellules exprimant ALT pour prolonger leurs télomères, est un échange de séquence identiques ou presque qui survient normalement en phase S et G2 [204]. Le brin d’ADN endommagé est réparé de façon très précise grâce à l’utilisation de la chromatide sœur comme modèle. Si la séquence utilisée comme modèle n’est pas identique, la HR peut mener à l’insertion de mutations ou de séquences qui peuvent être délétères à la cellule. Ce mécanisme utilise principalement les protéines du groupe de Rad52 et quelques autres, en plus de nucléases, d’hélicases, de polymérases, de topoisomérases et de ligases [210]. La HR s’effectue en

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trois principales étapes (Figure 10). Elle débute par une résection de l’extrémité 5’ de l’ADN brisé par une nucléase pour générer une extrémité simple brin en 3’ [204, 211-213]. Cette étape est suivie par le recouvrement de l’ADN simple-brin par la protéine RPA (Replication protein A), qui permet la formation des filaments de Rad51 et interagit avec Rad52 [214]. Vient ensuite la recherche d’une séquence homologue, menée par Rad51, et l’invasion de cette séquence par l’un des brins brisés pour créer la boucle de déplacement (D-loop), puis l’échange de séquence, qui peut prendre plusieurs formes de recombinaison, et la résolution de la jonction [204, 213, 215]. RAD52 est essentielle à chacune des étapes. La HR peut également être observée aux télomères non-protégés. La fin des chromosomes est alors reconnue comme une cassure de l’ADN qui est réparée par HR, ce qui peut mener à un échange indésirable entre les télomères de chromatides sœurs (T-SCE) ou encore à l’excision de la T-Loop [145]. Un autre mécanisme de réparation, moins commun, est la BIR, qui a lieu lorsqu’une seule des extrémités du bris est homologue à une autre séquence. Cela peut être le cas au niveau des télomères qui ont perdu leur protection. Il s’agit d’un mécanisme dépendant de Rad51 et de quelques autres protéines de ce groupe [216]. Il y a invasion d’une séquence homologue par le brin brisé et il s’en suit une réplication unidirectionnelle de la séquence modèle jusqu’à l’atteinte de l’extrémité de celle-ci. Si une telle réparation a lieu entre deux chromosomes homologues, il peut y avoir perte de l’hétérozygocité de ces chromosomes [204].

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Figure 10 : Modèle de réparation d’un bris d’ADN double-brin par NHEJ et HR.

(A) Les extrémités du bris sont recouvertes par les complexes protéiques Ku et MRN. (B) Dans la voie de NHEJ, le bris est stabilisé par les complexes puis (C) le complexe de la ligase est recruté et les extrémités sont alignées. (D) Si les extrémités sont compatibles, elles sont reliées par la ligase et, sinon, elles sont d’abord modifiées avant la ligation. (E) Dans la voie HR, les extrémités 5’ du bris sont dégradées par des nucléases. (F) Les sections simple-brin se font protéger par la protéine RPA, qui permet le recrutement (G) des protéines Rad qui forment des filaments et recherchent (H) une séquence homologue et initient l’insertion d’un brin dans cette séquence pour former la D-loop. (I) La HR s’effectue et après création du nouvel ADN, la jonction se résout. Tirée de [204].

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