Certaines lésions particulièrement difficiles à réparer, comme les pontages interbrins, font intervenir l’action coordonnée de différentes voies de réparation. Les pontages interbrins sont des dommages qui bloquent la transcription ou la réplication. Ces dommages sont majoritairement induits par des agents exogènes. Les mécanismes de réparation associés à ces dommages sont encore mal compris. Les protéines de détection et de réparation du dommage diffèrent suivant la localisation du dommage. En effet, lorsque le dommage n’est ni associé à la transcription, ni à la réplication, il est détecté par les protéines de surveillance du génome associées au GG-NER. Lorsqu’il est associé à la transcription, il est détecté par les protéines de la TCR. Enfin, les dommages associés à un blocage des fourches sont détectés par des protéines de la famille de Fanconi. Puis, un des brins de la double hélice d’ADN est incisé de chaque côté du dommage par la machinerie de réparation du NER. L’oligonucléotide ainsi généré reste attaché avec le brin non clivé grâce au pontage interbrin. Cela créé un interstice qui va être résolu par la synthèse translésionnelle pour un dommage non associé à la réplication et par l’action conjointe de la synthèse translésionnelle et de la HR pour une lésion associée à un blocage des fourches de réplication. Parallèlement, le pontage attaché au brin non incisé va être résolu par le NER (Figure 21) (Muniandy et al, 2010).
Figure 22 : Organisation générale de l’activation des points de contrôle et de la réponse cellulaire aux dommages à l’ADN
La réponse aux dommages commence par la détection de la lésion par des senseurs. Ces senseurs permettent de recruter rapidement les kinases ATM ou ATR qui sont responsables de la phosphorylation de H2AX et donc de la formation des foyers, consécutifs au recrutement de nombreux médiateurs. L’amplification de signal qui en résulte permet l’activation des transducteurs, principalement des kinases qui, à leur tour, activent ou inhibent les effecteurs de la prise en charge des dommages. Leur action définit la nature de cette réponse : arrêt du cycle, réparation et/ou apoptose. Notons que les médiateurs peuvent directement entrainer le recrutement ou l’activation de protéines effectrices.
Cassures doubles brins de l’ADN
Senseurs
(ex : MRN)
Médiateurs
(ex: γH2AX, MDC1, 53BP1, BRCA1)
Transducteurs
(ex : Chk1, Chk2)
Effecteurs
(ex : p53, p21, Rad51)
Recrutement
d’ATM
et ATR
III- Les réponses cellulaires induites par les cassures doubles brins de
l’ADN
Lorsque des DSB se produisent au sein du génome, la cellule va mettre en place une réponse aux dommages à l’ADN (DDR) dans le but de gérer correctement la réparation de la séquence endommagée. Tout d’abord, les DSB sont détectées par des protéines senseurs. Ces senseurs signalent alors les lésions aux protéines transductrices et médiatrices (Figure 22).
Les protéines médiatrices vont s’accumuler aux lésions, amplifier le signal. Ces protéines peuvent aussi recruter directement des protéines impliquées dans la gestion des dommages. Comme ces dommages se produisent dans un contexte chromatinien où l’ADN est plus ou moins condensé, certains de ces médiateurs sont des modificateurs et/ou remodeleurs de la chromatine et jouent un rôle crucial dans la prise en charge des DSB. En effet, ils sont capable de rendre plus accessible la molécule d’ADN en changeant l’état de compaction de la chromatine mais ils peuvent aussi poser des marques chromatiniennes spécifiques permettant le recrutement de différentes protéines spécifiques. On peut donc dire que ces protéines sont au carrefour entre la signalisation du dommage et la réparation de celui-ci (Figure 22).
Parallèlement, les protéines transductrices vont activer les protéines effectrices qui vont mettre en place un devenir cellulaire particulier. Il est proposé que dans un premier temps, un arrêt du cycle cellulaire va être mis en place pour permettre la réparation. Cependant, lorsque la réparation n’a pu se produire correctement, la cellule enclenche des mécanismes d’apoptose ou de sénescence afin d’empêcher la multiplication d’une cellule potentiellement dangereuse pour l’organisme (Zhou & Elledge, 2000). Il est important de noter que, même si toutes ces protéines ne jouent pas un rôle direct dans le processus même de la réparation, les différentes réponses cellulaires auxquelles elles participent jouent un rôle central dans la gestion des DSB puisqu’elles permettent de rendre l’environnement permissif à la réparation des dommages. Ainsi, les dérégulations de la signalisation des DSB ont souvent pour conséquence un défaut de réparation. En effet, la signalisation des dommages influence largement le recrutement de facteurs impliqués directement dans la réparation des DSB. De plus, des dommages pas ou mal signalés à la cellule engendrent souvent des problèmes d’arrêt du cycle cellulaire et empêchent la réparation correcte de ces dommages. Enfin, certains mécanismes de réparation étant influencés par l’état du cycle
cellulaire, une dérégulation de la signalisation des dommages peut ainsi perturber leur mise en place (Figure 22).
A ce stade, je vais tout d’abord décrire brièvement la signalisation des DSB et les différents devenirs cellulaires associés. Enfin, dans une dernière partie, j’exposerais de manière plus exhaustive le rôle de la structure chromatinienne et de ses régulateurs dans la prise en charge des DSB, domaine auquel je me suis particulièrement intéressé.