Rôles de Chk1 dans la régulation de la réplication : le point de contrôle intra-S

En aval d’ATR, Chk1 est le principal effecteur du point de contrôle de phase S, en particulier lors de stress réplicatif. (Bartek et al., 2004). En effet, les cellules déficientes en Chk1 subissent une entrée en mitose prématurée, avec une phase S non terminée (Lopes et al., 2001). Ainsi, l’activation de la voie ATR/ Chk1 est garante de la stabilité génétique. En effet, son activation va permettre la stabilisation, la réparation, et le redémarrage des fourches bloquées (Nam and Cortez, 2011; Segurado and Tercero, 2009). Par ailleurs, il contrôle la bonne progression de la réplication de l’ADN en conditions non stressées (González Besteiro and Gottifredi, 2015).

2.1. Lors de dommages de l’ADN

a. Arrêt de la réplication

Le point de contrôle de phase S, via Chk1, cause l’inhibition transitoire de l’activation de nouvelles origines de réplication (Heffernan et al., 2002). En effet, Chk1 est capable de phosphoryler CDC25A sur les résidus sérine 124 et thréonine 507, ce qui conduit à sa séquestration par les protéines 14-3-3, ainsi que sur la sérine 76, ce qui conduit à son ubiquitination et sa dégradation (Hassepass et al., 2003; Mailand et al., 2000; Sørensen et al., 2003). La diminution de CDC25A entraine une diminution de l’activation de CDK1 et CDK2, ce qui bloque le chargement de CDC45 sur la chromatine (Arata et al., 2000; González Besteiro

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and Gottifredi, 2015; Zou and Stillman, 1998). Chk1 est aussi capable de phosphoryler CDC45

(Liu et al., 2006a). Ainsi, Chk1 empêche l’activation de nouvelles origines de réplication lors d’un état de stress réplicatif ou en cas de dommages de l’ADN (Lopes et al., 2001).

b. Stabilisation des fourches bloquées

Chk1 permet la le maintien de la structure des fourches de réplication bloquées et évite leur effondrement. En effet, lorsque la réplication est inhibée dans des conditions où Chk1 est inhibé ou invalidé, la proportion de fourches bloquées capables de redémarrer est faible (Feijoo et al., 2001; Paulsen and Cimprich, 2007; Zachos et al., 2003b). L’inactivation irréversible de ces fourches de réplication bloquées semble être la conséquence de l’action de nucléases telles que Mus81 qui induisent des changements de structures de l’ADN. Chk1 protège les fourches bloquées de l’activité de telles nucléases (Forment et al., 2011). De plus, la stabilisation des fourches bloquées par Chk1 favorise la bonne reprise de la progression du cycle cellulaire (Zachos et al., 2005).

c. Mise en place d’une réplication trans-lésionnelle

Chk1 permet la progression de la réplication en cas de stress réplicatif, indépendamment de son activité catalytique, et indépendamment de son interaction avec ATR ou la Claspine. En effet, ce rôle de Chk1 passe par son motif d’interaction avec le facteur de processivité PCNA, qui est requis pour sa dissociation de la chromatine après détection de lésion de l’ADN (Scorah et al., 2008; Speroni et al., 2012). Cette dissociation de Chk1 de la chromatine permet le recrutement de l’ADN polymérase spécialisée, Pol η. Pol η est responsable de la synthèse de l’ADN translésionnelle en réponse à des lésions dues à des rayonnements ultra violets notamment (Speroni et al., 2012; Yamada et al., 2013).

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Enfin, en cas de lésions, Chk1 initie la mise en place de mécanismes de réparation de l’ADN en activant par phosphorylation ces substrats tels que Metnase (Hromas et al., 2012) ou FANCE

(Wang et al., 2007). La phosphorylation de FANCE par Chk1 est nécessaire pour la mise en place des mécanismes de réparation de l’ADN médiée par la voie de signalisation BRCA/FA (Fanconi Anemia) (Chen et al., 2009). De plus, Chk1 est nécessaire à la réparation par recombinaison homologue. Dans ce cas, le recrutement de Rad51 au niveau de l’ADN est médié par BRCA2, dans un processus impliquant la phosphorylation de ces 2 protéines par Chk1 (Bahassi et al., 2008; Montano et al., 2013; Sørensen et al., 2005). Enfin, Chk1 cible les kinases DNA-PK, qui forment avec Ku70-Ku80 un complexe important pour la réparation des cassures doubles-brins de l’ADN (Goudelock et al., 2003).

Un schéma réprésentant les principales fonctions de Chk1 au niveau du point de contrôle de la réplication en réponse à des dommages de l’ADN est présenté dans la figure 12.

Figure 12: Les réponses cellulaires mises en œuvre par l’activation de Chk1. Chk1 phosphoryle de

nombreux substrats pour médier un rallentissement de la réplication, une stabilisation des fourches bloquées, favoriser la stabilisation des fourches bloquées, et activer les mécanismes de réparation (Patil et al., 2013).

60 2.2. En condition non perturbée

Chk1 en aval d’ATR est aussi nécessaire à la bonne organisation de la réplication indépendamment de tout dommage de l’ADN (Petermann and Caldecott, 2006; Petermann et al., 2006; Shechter et al., 2004). En effet, son inhibition entraine une augmentation du nombre de fourches actives par dérépression de CDK2, ce qui engendre un état de stress réplicatif, associé à des blocages de fourches (Feijoo et al., 2001; Maya-Mendoza et al., 2007; Syljuåsen et al., 2005). Ces fourches bloquées vont être prises en charge par des complexes d’endonucléases Mus81/Eme1/SLX4, qui vont générer des cassures doubles brins de l’ADN

(Forment et al., 2011; Técher et al., 2016). L’activation de ce complexe d’endonucléases se fait par la voie Plk1 – Aurora A, elle-même activée par l’ubiquitine ligase E3 RNF4. Ainsi, l’effondrement des fourches de réplication qui a lieu suite à l’inhibition d’ATR est un processus complexe qui permet la résolution de la lésion liée à la persistance des blocages de fourche

(Ragland et al., 2013).

Par ailleurs, l’inhibition de Chk1 conduit à un ralentissement de la vitesse des fourches réplicatives (Petermann et al., 2010). De la même manière, ATR et Claspine sont aussi requises pour coordonner la réplication, dans un contexte de réplication normale (Petermann et al., 2008). Une des cibles de Chk1 dans ce contexte est la protéine Treslin. Treslin est une protéine associée à TopBP1, lorsqu’elle est phosphorylée par les CDK. Ce complexe permet l’initiation de la réplication en chargeant CDC45 sur les hélicases réplicatives. De façon intéressante, Chk1 est capable de s’associer à Treslin et de la phosphoryler, ce qui empêche la phosphorylation de Treslin par les CDK, et limite donc le nombre d’origines actives (Guo et al., 2015). Chk1, sous l’action d’ATR et de Claspine, régule aussi CDC25A, limitant la vitesse de réplication

(Sørensen et al., 2004).