Résistance des tardigrades aux stress génotoxiques : Importance de la protection du génome et des systèmes de réparation de l’ADN

Les tardigrades sont de petits métazoaires aquatiques capables de résister à une grande variété de conditions abiotiques extrêmes ; en particulier, la dessiccation et les rayonnements ionisants qui peuvent induire de nombreux dommages à l’ADN et menacer l’intégrité du génome. Chez le tardigrade Ramazzottius varieornatus, une protéine appelée RvDSup (pour R. varieornatus DNA Damage Suppressor), semble capable protéger le génome des rayons X. Afin de mieux comprendre leurs mécanismes de résistance aux dommages de l’ADN induits par les rayonnements ionisants, nous avons choisi de nous intéresser à trois espèces de tardigrades : Hypsibius exemplaris, dont le génome est séquencé ainsi qu’Acutuncus antarcticus et Paramacrobiotus fairbanksi, encore peu étudiés et dont les génomes sont en cours de séquençage. Les cassures simple brin de l’ADN induites par des doses de 100 et 1000 Gy de rayonnements γ ont été analysées chez H. exemplaris par migration de l’ADN génomique sur gel d’agarose dénaturant et les cassures double brin par Western blot avec un anticorps spécifique de la forme phosphorylée d’une histone H2AX. Ces analyses ont confirmé que les dommages de l’ADN sont dépendants de la dose administrée et sont majoritairement réparés 72 h après irradiation. Pour identifier les mécanismes impliqués dans la résistance des tardigrades, nous avons mesuré les changements de l’expression des gènes en réponse aux rayonnements γ et à la bléomycine, un antibiotique radiomimétique, par RNA-seq. Ces analyses nous ont permis d'identifier un ensemble de gènes très fortement surexprimés en réponse aux deux traitements et ceci dans les 3 espèces analysées. Nous avons complété cette analyse du transcriptome par une analyse protéomique chez H. exemplaris, ce qui a permis de confirmer qu’un grand nombre de gènes induits au niveau ARNm sont également induits au niveau protéique. Parmi ces gènes, on retrouve de nombreux gènes des voies classiques de la réparation des cassures double brin de l’ADN (NHEJ, HR, MMEJ) mais aussi des gènes de fonctions inconnues qui semblent uniques aux tardigrades. Ces gènes sont des gènes candidats de la résistance aux rayonnements γ des tardigrades dont nous avons choisi d’étudier la fonction. Pour cela, nous avons réalisé des expériences de gain de fonction par expression hétérologue dans des cellules humaines de la lignée U2OS, qui nous ont permis d’identifier leur localisation subcellulaire et de tester leur capacité à conférer une résistance aux stress génotoxiques en mesurant le nombre de foyers phospho-H2AX induits après traitement à la bléomycine. En particulier, un des gènes testés, qui a été appelé TDR1 (pour Tardigrade DNA damage resistance 1 gene), est capable de diminuer le nombre de foyers phospho-H2AX induits par la bléomycine, et ceci de manière au moins aussi importante que la protéine RvDsup précédemment décrite. De façon remarquable, cette propriété est commune aux 4 orthologues potentiels de TDR1 testés, suggérant que nous avons mis à jour un nouvel acteur important de la résistance des tardigrades aux rayonnements γ. Différentes approches biochimiques et de génomique fonctionnelle, comme l’invalidation des gènes par CRISPR/Cas9, devraient permettre de mieux comprendre leurs mécanismes d’action et confirmer leur activité dans la résistance des tardigrades.