XLF/Cernunnos

XLF, pour XRCC4 Like Factor, a été identifié récemment comme le gène responsable d’une maladie génétique caractérisée par une radiosensibilité et par une immunodéficience sévère (Buck et al. 2006). XLF a la capacité de stimuler l’activité ligase du complexe XRCC4/Ligase IV en interagissant avec ce complexe in vitro et in vivo, (Ahnesorg et al. 2006; Tsai et al. 2007). De plus, il a aussi la capacité de se lier à l’ADN (Yano et al. 2008). Ces observations indiquent que XLF intervient dans le mécanisme de la NHEJ, où il semble être un facteur important. En réponse à la cassure, XLF est recruté par Ku, puis va interagir avec XRCC4, afin de moduler l’activité du complexe XRCC4/Ligase IV (Tsai et al. 2007; Yano et al. 2008).

c. La voie alternative de la NHEJ : la B-NHEJ

Malgré l’importance de la réparation des CDBs via la NHEJ, il a été rapporté que les cellules déficientes en DNA-PKcs ou en Ligase IV présentaient une activité de ligation leur permettant de réparer les CDBs radio-induites par une voie alternative 20 à 30 fois plus lente (Wang et al. 2001). Puis, en 2003, l’équipe du Dr Iliakis a décrit que cette voie alternative était indépendante de Ku, dans des lignées déficientes en DNA-PKcs (Wang et al. 2001). Pour différencier ces deux voies, il proposa de nommer le mécanisme de la NHEJ dépendant de la DNA-PKcs, la voie classique, la D-NHEJ, et de nommer la voie alternative ou la voie « backup » indépendant de la DNA-PKcs, la B-NHEJ (B pour backup).

Depuis 2003, d’autres études ont pu élucider un peu plus le mécanisme de cette voie alternative qui est schématisé au niveau de la Figure 11. En effet, la NHEJ alterne a été décrite comme la voie minoritaire et la voie lente de la NHEJ, et serait dépendante de trois protéines PARP-1, XRCC1 et la ligase III :

- PARP-1 (poly(ADP-ribose) polymerase-1) : elle fait partie d’une grande famille de 18 protéines qui sont responsables de la poly-ADP-ribosylation des histones et autres protéines nucléaires. PARP-1 semble jouer différents rôles dans les processus cellulaires incluant son intervention au niveau de la reconnaissance des CSBs réparées via le SSBR (Single Strand Break Repair – voir paragraphe I.B.2). PARP-1 a la capacité d’être activée et de se fixer au niveau des sites de cassure que ce soit par une CSB et ou une CDBs. Plusieurs données indiquent que PARP- 1 pourrait jouer un rôle dans la réponse aux CDBs. Il interagit avec le complexe DNA-PK

Histonne H1

1. Reconnaissance de la CDB par PARP-1

2. Recrutement du complexe XRCC1/Ligase III

3. Ligation du brin d’ADN

3’. Intervention de la PNK si besoin de maturation, puis ligation

4. Fin de la réparation

Figure 11 : Représentation schématique du mécanisme de la B-NHEJ (d’après Audebert et al. 2006 ;

(Benjamin and Gill 1980; D'Silva et al. 1999), et il a été clairement montré que PARP-1 joue un rôle dans la B-NHEJ. PARP-1 est une protéine clé de la voie alterne de la NHEJ, il interviendrait à différents niveaux : il serait nécessaire à l’étape de reconnaissance du dommage, ainsi qu’à la formation de la synapse et à la jonction des deux extrémités (Wang et al. 2001; Audebert et al. 2004).

- le complexe XRCC1/ligase III : XRCC1 a un rôle dans la réparation de l’ADN, notamment au niveau de la BER où il est recruté par PARP-1, et semble nécessaire à la reconnaissance de la lésion (cf paragraphe I.B.2). De plus XRCC1 interagit avec la ligase III, ligase appartenant à la même famille que les ligases I et IV, toutes deux ayant un rôle dans la réparation de l’ADN (Caldecott et al. 1994). Il a été montré par l’équipe de B. Salles en 2004, que le complexe XRCC1/Ligase III était nécessaire au mécanisme de la B-NHEJ car il est responsable de l’activité de ligation, son recrutement au niveau de la cassure étant dépendant de la présence de PARP-1 (Audebert et al. 2004; Wang et al. 2005).

Comme pour la D-NHEJ, la B-NHEJ peut faire appel à des enzymes de maturation si les extrémités ne sont pas compatibles. La PNK permettrait la maturation de l’extrémité 5’ si cette dernière porte un phosphate pour la transformer en une extrémité 5’-OH (Audebert et al. 2006).

Récemment, l’équipe de G. Iliakis a identifié un nouveau facteur de cette voie alternative : l’histone H1. Il a été montré que cette histone favorise la réparation des CDBs par cette voie car elle augmente l’activité de PARP-1 et stimule l’activité de ligation de la ligase III, tout en neutralisant la voie classique. L’histone H1 est décrit comme un facteur potentiel de l’alignement des extrémités intervenant dans la B-NHEJ (Rosidi et al. 2008). Ces nouvelles données nous indiquent que les composants de la chromatine, et donc les modifications de cette dernière, pourraient avoir un rôle dans le choix de la voie de réparation des CDBs.

Le bénéfice de la présence d’une voie alternative de réparation des CDBs a été prouvé dans des cellules déficientes en D-NHEJ, malgré une cinétique de réparation très lente. On peut se demander si la B-NHEJ est présente lorsque la voie classique est active, car une CDB va être réparée en quelques minutes (10-30min) par la D-NHEJ alors que la B-NHEJ va mettre plusieurs heures (2 à 20 h) (Rosidi et al. 2008). D’après les données de Rosidi et al, les protéines de la chromatine pourraient intervenir dans le choix de la voie de réparation (Rosidi et al. 2008). On peut donc imaginer que la cellule pourrait choisir entre les deux voies en fonction du remodelage de la chromatine et aussi de l’endroit de la cassure, une collaboration entre les deux mécanismes de la NHEJ étant envisageable. Mais si la B-NHEJ est active dans la cellule, il est possible que cette voie intervienne dans d’autres processus cellulaires, tel que la diversité immunitaire, comme le fait la D-NHEJ. En effet, une étude récente a montré que la commutation de classes des immunoglobulines pourraient utiliser la B-NHEJ en absence de la D-NHEJ (Yan et al. 2007).

Les données sur le mécanisme et la fonction de la voie alterne de la NHEJ ne nous permettent pas d’apporter d’autres informations sur le rôle de cette voie, mais il semblerait qu’elle soit régulée d’une part par la chromatine et d’autre part par le cycle cellulaire et la prolifération (voir paragaphe II.C.1 ; (Windhofer et al. 2007; Wu et al. 2008)).