• Aucun résultat trouvé

Remodeleurs chromatiniens et CDB 

c) Cas particuliers 

2) Remodeleurs chromatiniens et CDB 

 

  Après  apparition  d’une  CDB,  la  chromatine  proche  des  extrémités  subit  des  modifications  comme  la  phosphorylation  d’H2A.X  médiée  par  ATM  (et  ATR).  Cette  modification  permet  le  recrutement de facteurs médiateurs de la réparation comme MDC1 ou 53BP1 par exemple (Ciccia  et Elledge 2010; Kinner et al. 2008).     La structure de la chromatine, comme introduit précédemment, joue un rôle important dans  la réparation et signalisation des CDB. La compaction de la chromatine influence l’efficacité de la  DDR et peut nécessiter une dégradation des histones ou une déstabilisation du nucléosome (Hauer  et Gasser 2017). Cette déstabilisation peut s’étendre jusqu’à 3 kilobases autour de la lésion, et est  requise pour une réparation optimale de cette dernière (J. Kim et al. 2007; Ye Xu et Price 2011; Ye  Xu  et  al.  2010).  Il  a  été  montré  qu’une  CDB  localisée  dans  une  région  d’hétérochromatine  est  réparée plus lentement que dans une région d’euchromatine, et nécessite plus d’étapes comme la  phosphorylation de la protéine KAP1 par exemple (Goodarzi et al. 2008a; Goodarzi, Kurka, et Jeggo 

2011).  Ces  étapes  sont  nécessaires  afin  de  permettre  une  expansion  ATP‐dépendante  de  la  chromatine (Kruhlak et al. 2006) et sa relaxation au niveau de la cassure (Goodarzi et al. 2008a). 

  En  phase  G1  du  cycle  cellulaire,  la  Nucleolin,  une  chaperonne  d’histones,  est  recrutée  directement aux sites de cassures via son interaction avec RAD50 (du complexe MRN) afin de retirer un  dimère H2A/H2B  et  entraîner  la  déstabilisation  du  nucléosome.  En  parallèle  de  cette  déstabilisation  partielle,  une  déstabilisation  complète  peut  être  observée  durant  la  phase  S/G2  lors  de  l’étape  de  résection  réalisée  par  l’endonucléase  CtiP  associée  à  la  voie  RH  (Goldstein  et  al.  2013).  Ces  observations  démontrent  l’importance  du  remodelage  chromatinien  nécessaire  pour  une  réparation  efficace des CDB.    

a) Généralités 

    Il existe un grand nombre de complexes ATP‐dépendants remodeleurs de la chromatine. Ces  derniers jouent un rôle important dans la régulation de la transcription et plus précisément dans  l’accessibilité  des  facteurs  de  transcription  à  l’ADN  (Bell  et  al.  2011).  Leur  implication  dans  les  mécanismes de réparation de l’ADN apparait de plus en plus importante. Plusieurs travaux ont mis  en  avant  l’importance  des  remodeleurs  chromatiniens  dans  la  DDR,  en  montrant  une  hypersensibilité cellulaire à des évènements clastogènes après déplétion de certaines sous‐unités  de ces complexes (Chambers et Downs 2012; Jeggo et Downs 2014). Ce phénotype hypersensible  aux CDB peut provenir d’une dérégulation transcriptionnelle, d’un défaut de réplication ou d’une  atteinte  directe  des  voies  de  réparation.  Afin  de  comprendre  si  différents  complexes  agissent  de  manière  directe  ou  indirecte  sur  les  voies  de  réparation  des  CDB,  il  est  important  d’étudier  leur  impact  sur  le  recrutement  de  facteurs  de  la  réparation  ainsi  que  leur  propre  diffusion  au  sein  du  noyau via des techniques de microscopie à fluorescence. L’étude de leur impact sur la composition  et  l’état  de  la  chromatine  au  site  de  cassure  est  également  à  considérer  via  des  techniques  d’immunoprécipitation de la chromatine (ChIP) par exemple (Seeber, Hauer, et Gasser 2013). 

  Ces  complexes  sont  capables  via  une  hydrolyse  de  l’ATP  de  modifier  les  contacts  entre  histones  et  peuvent  déplacer  par  glissement,  altérer  sa  composition  ou  retirer  un  nucléosome  (Hargreaves et Crabtree 2011; Clapier et Cairns 2009; Flaus et Owen‐Hughes 2004). Ces complexes  peuvent  être  regroupés  en  quatre  familles  distinctes :  SWI/SNF  (Switch/sucrose  non‐fermenting),  INO80  (Inositol  requiring  80),  CHD  (Chromodomain‐helicase‐DNA  binding)  et  ISWI  (Imitiation 

Switch). Chaque famille est caractérisée par la nature des domaines SWI2/SNF2 portés par les sous‐ unités  ATPases  de  ces  complexes.  Ces  différents  complexes  ATP‐dépendants  possèdent  de  nombreuses  fonctions  liées  au  métabolisme  cellulaire.  Parfois  redondantes,  ces  fonctions  se  retrouvent dans la régulation de la croissance, du développement ou de la différentiation cellulaire.  Ces complexes peuvent donc être impliqués dans des étapes du développement embryonnaire ou  de la tumorigénèse (Hargreaves et Crabtree 2011; Clapier et Cairns 2009).    

b) Complexe SWI/SNF et DDR 

 

  Chez  les  mammifères,  le  complexe  SWI/SNF  permet  de  réguler  l’efficacité  de  la  DDR  et  est  recruté au niveau des CDB (Chai 2005). Chez l’Homme, celui‐ci contient une sous‐unité catalytique BRG  ou BRM et se présente sous forme BAF ou pBAF (pour BRG1/BRM associated factors) suivant la sous‐ unité  impliquée  (Clapier  et  Cairns  2009).  En  effet,  une  déstabilisation  des  sous‐unités  catalytiques  BRG1  ou  BRM  (portant  l’activité  ATPase  du  complexe)  mène  à  une  hypersensibilité  cellulaire  à  des  agents  clastogènes,  inhibe  la  phosphorylation  de  H2A.X  à  la  suite  d’une  lésion  et  diminue  ainsi  l’efficacité  de  réparation  (Park  et  al.  2009;  Smith‐Roe  et  al.  2015).  Chacune  de  ces  sous‐unités  est  recrutée au niveau de la chromatine endommagée et interagit avec l’histone H3 et H4 du nucléosome  à  proximité  de  la  lésion.  GCN5,  une  histone  acétyltransférase  (HAT),  se  lie  à  pH2A.X  après  formation  d’une  CDB,  entraînant  l’acétylation  des  histones  H3  à  proximité.  Cette  acétylation  est  reconnue  par  BRG1 et permet le recrutement du domaine SWI/SNF (Qi et al. 2015, 1). D’autres HAT telles que TIP60,  p300  ou  CBP  permettent  également  un  recrutement  du  complexe  SWI/SNF  au  niveau  des  CDB  (Ogiwara et al. 2011).   Le recrutement au site de cassure du complexe SWI/SNF dépend de son interaction avec un  effecteur précoce de la DDR nommé BRIT1. Cette interaction est dépendante de la phosphorylation  par ATM de la sous‐unité BAF170 du complexe SWI/SNF. De façon intéressante, une déplétion de  BRIT1 a révélé un défaut de relaxation de la chromatine coïncidant avec une déficience des voies  NHEJ et RH (Peng et al. 2009).     Enfin, des travaux, utilisant le système I‐Sce pour générer des cassures de l’ADN, ont démontré  l’importance  des  sous‐unité  PBAF  pour  la  réparation  de  cassures  proches  de  régions  transcriptionnellement actives (Kakarougkas et al. 2014). A l’inverse, les sous‐unité BAF (comme BRM),  nécessaires au recrutement de Ku70/80 (Ogiwara et al. 2011; Watanabe et al. 2017) ne semblent pas 

impliquées.  Ces  deux  formes  du  complexe  SWI/SNF  pourraient  donc  coexister  et  posséder  des  rôles  non‐redondants au niveau des CDB.    

c) Complexe CHD et DDR 

    Les complexes CHD ou NuRD possèdent des sous‐unités catalytiques leur permettant de se lier  aux  histones  méthylées  et  sont  décrits  dans  différents  mécanismes  comme  la  régulation  de  la  transcription ou l’échange dynamique d’histones au sein du nucléosomes (Clapier et Cairns 2009). De  façon intéressante, une déplétion des sous‐unité CHD4 ou MTA2 de ces complexes par shARN a révélé  une activation de la voie p53 et une augmentation de dommages spontanés à l’ADN. Ces sous‐unités  sont  recrutées  de  façon  PARP‐dépendante  au  niveau  de  CDB  après  RI,  et  CHD4  a  démontré  une  capacité  à  promouvoir  l’ubiquitination  d’histones  favorisant  le  recrutement  de  RNF168  ou  d’autres  facteurs tel que BRCA1 (Chou et al. 2010; Sophie E Polo et al. 2010).  

  En  comparaison,  le  complexe  CHD3  est  exclu  des  sites  de  cassures  dans  les  zones  d’hétérochromatine  riches  en  KAP1.  Ce  retrait  est  dépendant  de  l’activité  d’ATM.  En  effet,  la  phosphorylation  via  ATM  de  KAP1  en  pKAP1  déstabilise  son  interaction  avec  CHD3,  entrainant  le  décrochage de cette dernière. L’apparition de pKAP1 est alors suivie d’une relaxation de la chromatine  afin de faciliter l’accès des protéines de la réparation (Goodarzi et al. 2008b; Goodarzi, Kurka, et Jeggo  2011). Ainsi de manière paradoxale, CHD3 est retiré de zones transcriptionnellement éteintes afin de  relâcher la chromatine et favoriser la réparation ; à l’inverse de NuRD, qui est recruté dans des zones  transcriptionnellement actives et semble éteindre cette transcription durant la phase de réparation.    

d) Autres exemples de complexes remodeleurs impliqués dans la DDR 

 

  L’activité  du  complexe  TRRAP/TIP60  via  sa  sous‐unité  ATPase  p400  permet  une  intégration  d’H2A.Z au sein du nucléosome de manière dépendante du signal pH2A.X (Ye Xu et al. 2010, 60). Cet  échange d’H2A en H2A.Z est requis pour l’acétylation de l’histone H4 par TIP60 et l’activité de RNF8.  L’incorporation  d’H2A.Z  favorise  aussi  le  recrutement  de  l’hétérodimère  Ku70/80.  En  effet,  le  recrutement  de  ce  dernier  est  diminué  au  profit  de  RPA,  au  sein  de  cellules  H2A.Z  déficientes.  Ce  défaut  peut  être  corrigé  par  déplétion  de  CtiP.  L’incorporation  d’H2A.Z  au  sein  du  génome  via  TIP60  génère donc une barrière contre la résection et favorise ainsi une réparation via la voie NHEJ (Ye Xu et 

  Un  rôle  intéressant,  et  paradoxal,  de  TIP60  nouvellement  décrit  est  sa  capacité  de  lier  H4K20me2.  Cette  interaction,  avec  l’acétylation  de  l’histone  H4,  semble  déstabiliser  l’association  de  53BP1 au nucléosome et donc promouvoir une réparation par la voie RH (Tang et al. 2013). En effet,  TIP60  semble  entrer  en  compétition  au  niveau  d’H4K20me2  et  est  capable  d’acétyler  H2AK15,  bloquant sa mono‐ubiquitination et empêchant le recrutement de 53BP1 (Jacquet et al. 2016).