Impairing the repair of the oxidative DNA damage 8-oxoG in nuclear and mitochondrial genomes, which consequences for the cell?

Modulation de la réparation de la 8-oxoG dans les génomes nucléaire et mitochondrial, quelles conséquences pour la cellule ? OGG1 est une ADN glycosylase de la voie de réparation par excision de base (BER) qui excise spécifiquement la guanine oxydée 8oxoG. La voie BER est bien connue pour son rôle dans la maintenance du génome nucléaire mais elle est également la principale voie de réparation de l'ADN mitochondrial. La déficience de l'activité d'OGG1 entraîne une mutagenèse importante lors de la réplication de l'ADN nucléaire, ce qui n'a pas été détecté au niveau de l'ADNmt. Malgré cela, la déficience d'OGG1 induit une augmentation des ROS mitochondriaux, une perte du potentiel de la membrane mitochondriale et une augmentation des niveaux d'apoptose. Différentes études ont montré une augmentation de l'oxydation de l'ADNmt suite à la déficience en OGG1 et l'ont associée au phénotype mentionné précédemment. Dans le présent travail, nous avons évalué si le défaut de réparation de l'ADN mitochondrial dans les cellules déficientes en OGG1 était à l'origine de la production accrue de ROS mitochondriaux à la suite d'un stress oxydatif. Suite à un stress oxydatif, nous avons détecté une oxydation plus importante de l'ADNmt dans les cellules U2OS OGG1 KO. Grace à l'utilisation de biosenseurs de ROS couplés à la microscopie en temps réel et à la cytométrie en flux, nous avons également pu observer des niveaux de ROS mitochondriaux plus élevés. De manière surprenante, la même expérience réalisée dans des cellules dépourvues d'ADNmt n'a pas modifié la différence de niveaux de ROS entre les cellules WT et les cellules déficientes en OGG1, ce qui suggère que la réparation de l'ADNmt n'est pas responsable des défauts mitochondriaux observés dans les modèles cellulaires déficients en OGG1.Outre son activité de réparation, OGG1 joue un rôle dans la modulation de l'expression des gènes. Suite à un stress oxydatif, les promoteurs de gènes riches en GC, notamment pouvant former des G-quadruplexes, sont oxydés et la liaison d'OGG1 peut activer l'expression des gènes par le recrutement de facteurs de transcription. Nous montrons ici que les niveaux d'ARNm de SIRT3, un des prrincipaux régulateurs de la détoxification des ROS mitochondriaux, sont réduits dans les modèles cellulaires déficients en OGG1 et qu'un mutant d'OGG1 localisé uniquement dans le noyau suffit à rétablir les niveaux de SIRT3. L'analyse du promoteur de SIRT3 a révélé la présence de plusieurs séquences G-quadruplex potentielles (PQS) dans le brin codant. L'inhibition de SIRT3 ou d'OGG1 entraîne une augmentation des niveaux de ROS mitochondriaux et de l'expression du facteur de transcription FOXO3A et de SOD2, impliqués dans la détoxification des ROS. L'ensemble de ces résultats suggère un rôle nucléaire d'OGG1 dans la régulation des voies de détoxification des ROS mitochondriaux. Nos résultats montrent que SIRT3 module également les niveaux d'expression d'OGG1 et que les deux protéines jouent un rôle majeur dans le devenir cellulaire. Nous avons observé plusieurs caractéristiques de cellules sénescentes (forme cellulaire, morphologie mitochondriale, niveaux de P21) après une dépletion de SIRT3 qui dépendent de la présence d'OGG1 puisqu'elles sont abolies lors de la co-déplétion de SIRT3 et OGG1 et la réexpression d'OGG1 est suffisante pour les restaurer. Le rôle d'OGG1 dans l'expression des gènes, la modulation de l'inflammation et le cancer en font une cible intéressante pour plusieurs applications thérapeutiques. Des inhibiteurs et des activateurs d'OGG1 ont été récemment développés. Cependant, dans ce travail, nous avons identifié d'importants effets hors cible des inhibiteurs compétitifs d'OGG1 TH5478 et SU0268. Les deux molécules inhibent les pompes d'efflux de la famille ABC à un niveau comparable aux inhibiteurs spécifiques. L'inhibition des pompes d'efflux a été associée à une toxicité élevée, ce qui limite l'utilisation thérapeutique de ces molécules. Il est donc indispensable d'explorer d'autres stratégies afin de développer des inhibiteurs plus spécifiques d'OGG1.