Perte de densité d’histones incorporées & remodelage précoce de la chromatine61

Irradier aux UVC des cellules humaines provoque une perte de densité des histones H2A et H4 limitée aux régions de chromatine endommagées (Luijsterburg et al., 2012). Cette désorganisation de la chromatine ATP- (Adénosine TriPhosphate) dépendante n’est pas spécifique des histones cœurs du nucléosome, car l’histone lien H1 présente la même dynamique. Elle nécessite de plus la présence du facteur de réparation DDB2 et l’activité de PARP1 (Poly (ADP-Ribose) Polymerase 1), et corrèle avec une détection efficace des lésions par XPC. Néanmoins, les mécanismes contrôlant cette perte locale d’histones restent à déterminer (Figure 18). Une baisse de la densité d’ADN étant aussi observée aux sites de dommages (Luijsterburg et al., 2012), des mécanismes induisant une décondensation de la chromatine semblent donc à l’œuvre. La dépendance vis à vis de l’ATP et de la poly-ADP- ribosylation suggère que des facteurs de remodelage de la chromatine sont impliqués (Figure 11). Parmi eux, ALC1 (Amplified in Live Cancer 1) représente un candidat intéressant puisque son recrutement dans les minutes qui suivent une irradiation locale aux UVC est facilité par DDB2 et PARP1, et sa diminution d’expression par shARN conduit à un défaut de réparation des dommages CPD (Pines et al., 2012). Mais son rôle dans le remodelage de la chromatine irradiée aux UVC reste à étudier. Un autre facteur de remodelage à chromo-domaine, CHD2, pourrait également aider à désorganiser l’architecture de la chromatine en réponse aux lésions induites par les UVC, les cellules murines mutantes pour Chd2 présentant une hyper-sensibilité aux UVC (Rajagopalan et al., 2012).

D’autres familles de facteurs de remodelage de la chromatine, telles que SWI/SNF, INO80 et ISWI, participent aux réponses cellulaires induites par les UVC. Comme ce qui est observé chez la levure (Gong et al., 2006), plusieurs facteurs SWI/SNF, notamment BRG1 (Brahma-Related Gene 1) et SNF5 (Sucrose Non Fermentable 5), favorisent la survie et/ou la réparation des dommages CPD après irradiation aux UVC chez les mammifères (Gong et al., 2008; Klochendler-Yeivin et al., 2006; Zhang et al., 2009; Zhao et al., 2009). Cependant, ni le mode de recrutement aux dommages, ni le rôle joué par ces facteurs dans la réponse aux UVC n’a encore été complétement élucidé, des données contradictoires existant dans la littérature.

En effet, une première étude démontre que BRG1 s’associe rapidement aux dommages de l’ADN de manière XPC-dépendante, et y facilite l’accumulation des facteurs tardifs du NER (XPG et PCNA) sans affecter celui des facteurs précoces (DDB2, XPC, XPB) (Zhao et al., 2009). Par contre, une autre étude fait état d’un enrichissement tardif de BRG1 aux sites de lésions CPD (8 h après irradiation UVC) mais BRG1 est quand même requis pour le recrutement de XPC 30 min post UVC (Zhang et al., 2009). Cette action précoce de BRG1 serait alors indépendante de sa capacité à s’associer aux dommages. Alors que des analyses comparées de sensibilité à la MNase de chromatine endommagée aux UVC provenant de cellules déficientes ou non en BRG1 montrent que ce facteur de remodelage stimule la

Introduction: Dynamique de la chromatine après dommages UVC désorganisation de la chromatine induite par les UVC (Zhao et al., 2009), l’absence de BRG1 et BRM (Brahma) n’affecte pas la perte de densité des histones H4 aux sites de dommages (Luijsterburg et al., 2012). De futures recherches devront donc résoudre ces contradictions, différentes méthodes et lignées cellulaires ayant été utilisées. De même, le rôle de SNF5 a été longtemps contesté (Klochendler-Yeivin et al., 2006; McKenna et al., 2008), mais une analyse plus récente sur cellules humaines établit que SNF5, recruté aux sites de lésions de l’ADN induites par les UVC par XPC, y stimule la phosphorylation de H2A.X (Ray et al., 2009).

Contrairement à SWI/SNF, deux fonctions totalement distinctes ont été découvertes pour INO80 chez la levure et l’homme en réponse à une irradiation aux UVC. Tandis que chez la levure, INO80 est requis pour reconstituer l’architecture nucléosomale après réparation des dommages (Sarkar et al., 2010), dans les cellules humaines, ce complexe protéique est nécessaire pour la déstabilisation de la chromatine induite par les UVC (Jiang et al., 2010). INO80 humain s’associe tôt aux dommages, sûrement grâce à son interaction avec le complexe de détection des lésions UV-DDB, et y favorise l’enrichissement des protéines précoces/intermédiaires du NER (XPC et XPA). Enfin peu d’éléments supporte actuellement un rôle dans le NER du complexe de remodelage de la chromatine ACF (ATP-utilizing Chromatin assembly and remodeling Factor), membre de la famille ISWI (sauf dans le contrôle de l’activité transcriptionnelle par les UVC présenté en partie 3.4.2). Bien que le complexe ACF facilite la réparation des dommages 6-4PP dans l’ADN lien in vitro (Ura et al., 2001), son impact in vivo est contesté, différentes études faisant état ou non d’un recrutement d’ACF aux sites de lésions générées par les UVC et d’une très faible hypersensibilité aux UVC des cellules humaines traitées avec un siACF1 (Lan et al., 2010;

Luijsterburg et al., 2009). ACF, serait en fait également impliqué dans l’activation des points de contrôle du cycle cellulaire post irradiation aux UVC (Sánchez-Molina et al., 2011).

L’ensemble des données présentées ici apporte donc la preuve que les facteurs de remodelage de la chromatine jouent un rôle clé dans les étapes précoces de la voie NER. Cependant leurs modalités d’action sont encore loin d’être comprises, puisque ces facteurs peuvent faciliter la déstabilisation de l’architecture de la chromatine par différents moyens interdépendants:

ouverture de la chromatine, échange d’histones, glissement des nucléosomes de manière à les éloigner des lésions (Figure 18)…

La désorganisation de la chromatine ferait aussi appel à des mécanismes d’éviction d’histones, car une solubilisation des histones en réponse à une irradiation aux UVC a été révélée (Wang et al., 2006a). Ces mécanismes pourraient faire intervenir des chaperons d’histones (Tableau 4) même si actuellement aucun d’entre eux a été formellement identifié comme facilitant la détection des dommages induits par les UVC. Néanmoins, l’étude d’autres dommages de l’ADN a permis de démontrer que les chaperons ASF1 et Nucléoline

Introduction: Dynamique de la chromatine après dommages UVC assuraient le déplacement respectif des histones H3-H4 et H2A-H2B aux sites de cassures double brin de l’ADN (Goldstein et al., 2013), et ces derniers pourraient avoir une fonction équivalente aux sites de lésions induites par les UVC. Le chaperon Nucléophosmine (NPM1), impliqué in vitro dans la dynamique des histones couplée à la transcription (cf. revue (Gurard- Levin et al., 2014)) est un autre candidat intéressant, car la surexpression de NPM1 rend les cellules murines résistantes à une irradiation aux UVC (Wu et al., 2002). Mais, NPM1 pourrait avoir un tout autre rôle que celui de promouvoir la réparation NER car il a été récemment démontré que NPM1 protège la polymérase translésionnelle η de la dégradation après irradiation aux UVC, facilitant ainsi la synthèse translésionnelle des dommages induits par les UVC (Ziv et al., 2014). Enfin, il serait judicieux d’analyser de plus près la fonction de PARP1 dans la détection des lésions générées par les UVC (Luijsterburg et al., 2012; Pines et al., 2012), PARP1 poly-ADP ribosylé présentant une activité de chaperon d’histones in vitro (Muthurajan et al., 2014).

En plus de rendre accessible la chromatine à la machinerie de réparation, l’éviction d’histones pourrait représenter un moyen d’éliminer des histones endommagées par les UVC (Figure 18). En effet, une irradiation aux UVC peut provoquer la formation d’espèces réactives de l’oxygène via des mécanismes de photosensibilisation (Pattison and Davies, 2006), les histones oxydées par ces molécules seraient ensuite dégradées (Bader and Grune, 2006). Néanmoins, aucune dégradation d'histones en réponse aux UVC n’a été mentionnée dans la littérature à ce jour, contrairement à ce qui a été observé après irradiation ionisante dans des cellules murines (dégradation acétylation-dépendante des histones, (Qian et al., 2013)). Le recyclage des histones « déplacées » par les mêmes chaperons qui les auraient mobilisés (Figure 19) est une autre alternative envisageable qui contribuerait à réorganiser la chromatine après réparation des lésions. De futures recherches s’attelant à étudier le devenir des anciennes histones « déplacées » sont donc nécessaires pour comprendre comment l’information originale portée par la chromatine avant stress génotoxique peut être préservée.

3.3.2. Echange accéléré d’histones

En complément de la perte de densité, un échange accéléré d’histones dans les régions de chromatine endommagées a été mis en lumière par des expériences de FRAP combinées à des irradiations localisées aux UVC dans les cellules humaines. Ainsi, les histones H2A-H2B porteuses de l’étiquette GFP (Green Fluorescent Protein) présentent une mobilité accrue aux sites de lésions, cette mobilité étant sous le contrôle du chaperon FACT (Dinant et al., 2013) (Figure 18). Par contre, cet échange rapide n’est pas observé pour les histones H3.1 et H4. Le fait que la dynamique accrue de H2A-H2B ait lieu dans les minutes qui suivent l’irradiation aux UVC et de manière indépendante des facteurs NER suggère que cette dynamique faciliterait les étapes précoces de la réparation. Néanmoins cette hypothèse n’est pas encore

Introduction: Dynamique de la chromatine après dommages UVC formellement démontrée, un rôle plutôt dans la reprise de la transcription ayant été avancé (Dinant et al., 2013) (cf. partie 3.4.2). Enfin, les variants d’histones H2A.X et H2A.Z sont plus mobiles aux sites de micro-irradiation laser 405 nm (Ikura et al., 2007; Nishibuchi et al., 2014), mais si c’est le cas aussi après dommages aux UVC reste à déterminer.