Caractérisation fonctionnelle de la tolérance aux endommagements de l’ADN des embryons précoces

Functional characterization of the tolerance to DNA damage of early embryos Afin de sauvegarder la stabilité du génome après exposition aux agents génotoxiques, les cellules possèdent un système de surveillance, connu comme «checkpoint », qui permet de bloquer le cycle cellulaire en présence de lésions de l’ADN ou suite à un ralentissement de la synthèse d’ADN (stress réplicatif). De façon surprenante, on sait depuis longtemps que le checkpoint des dommages à l’ADN n'est pas fonctionnel pendant l’embryogenèse précoce.Pendant l’embryogenèse précoce du xénope, le checkpoint dépendent de la kinase ATR est supprimé par le recrutement constitutif des ADN polymérases translésionnelles au niveau des fourches de réplication, ce qui empêche la formation d’ADN simple brin, un substrat critique pour activer le checkpoint. Ce phénomène est du a la présence de l’ubiquitine ligase Rad18 en quantité élevée dans les embryons précoces et comporte la monoubiquitination constitutive de la protéine de la fourche de réplication PCNA. Cette modification postraductionnelle est indispensable pour activer la synthèse d’ADN translésionnelle. Puisque la translésion est infidèle, en particulière sur l’ADN non endommagé, on peut supposer que les embryons précoces accumulent des mutations.A fin du déterminer la contribution de la synthèse translésionnelles pendant l’embryogenèse précoce, j’ai utilisé le xénope et la drosophile comme systèmes modèles.D’abord, j’ai observé la présence d’un niveau élevé de PCNA monoubiquitiné pendant l’embryogenèse précoce de la drosophile, qui diminue en proximité de la transition de midblastula (MBT), ce qui suggère que ce phénomène est aussi conservé chez les invertébrés. En plus, j’ai mesuré la mutagénèse pendant les divisions embryonnaires précoces de la drosophile et du xénope et j’ai observé un taux de mutation plus élevé que les cellules somatiques, néanmoins équivalent à celui connu pour la synthèse translésionnelle. Chez les xénope, j’ai aussi observé que la présence de ces mutations dépend de l’activité de Rad18. Puisque Rad18 est aussi implique dans la recombinaison homologue, j’ai utilisé diffèrent mutants de cette protéine et observé une contribution différentielle de Rad18 dans la nature et la fréquence des mutations. Ces résultats indiquent que les mutations générées pendant l’embryogenèse précoce du xénope dépendent de la recombinaison homologue et de la synthèse translésionnelle, et sont régulé par Rad18. Dans l’ensemble, ces résultats montrent que la synthèse translésionnelle est active pendant l’embryogenèse précoce des invertébrés et des vertébrés, et que la réplication de l’ADN favorise la mutagenèse pendant les premières divisions embryonnaires. Ceci pourrait constituer un nouveau mécanisme de diversité génétique qui contribue au polymorphisme génétique de l’organisme adulte.Dans la deuxième partie de ma thèse, j’ai aussi commencé à caractériser les bases moléculaires responsables du stress réplicatif chronique génère pendant la prolifération rapide des cellules souches embryonnaire de souris. Ces cellules prolifèrent très rapidement, car les phases G1 et G2 du cycle cellulaire sont presque absents et le checkpoint de la transition G1/S est supprimé même en présence d’endommagements de l’ADN. Puisque ces endommagements sont génères et tolères par ces cellules, les possibles conséquences de la présence d’ADN endommagé sur l’intégrité du génome sont inconnues. J’ai identifié un candidat potentiel responsable de la présence chronique de stress réplicatif chez les cellules embryonnaire de souris. Ces données peuvent représenter la base pour des études futures, qui peuvent amener à mieux comprendre les mécanismes moléculaires responsables de la tolérance des lésions de l’ADN chez les cellules pluripotents.