Le code des histones en réponse aux cassures double-brin de l’ADN
L'apparition de cassures double-brin dans l'ADN peut conduire à différentes maladies neurologiques ainsi qu'à l'apparition de cancers. Des chercheurs du Centre de Biologie Intégrative, en collaboration avec des chercheurs polonais, canadiens et américains, viennent de caractériser de manière exhaustive comment ces lésions extrêmement toxiques vont modifier la chromatine, cette structure qui assure l'organisation du matériel génétique dans la cellule. Ces travaux, publiés dans la revue Molecular Cell, mettent en évidence que la chromatine est modifiée différemment en fonction de la manière dont les cassures double-brins sont réparées.
L'ADN, qui est le support de l'information génétique, est constamment soumis à de nombreux dommages qui vont menacer son intégrité. Parmi ces dommages, les cassures double-brin sont considérées comme les plus dangereuses puisqu'elles sont difficiles à réparer et peuvent ainsi conduire à des réarrangements chromosomiques, notamment des translocations. Ainsi, des défauts de réparation des cassures double-brin de l'ADN peuvent entraîner différentes maladies (déficiences du système immunitaire, syndromes neurologiques, …) et jouer un rôle important dans l'apparition des cancers. Afin de contrer l'effet délétère de ces lésions, il existe plusieurs mécanismes permettant la détection, la signalisation et la réparation de ces cassures double-brin au sein des cellules.
Chez les eucaryotes, l'ADN est structuré à l'aide de nombreuses protéines, notamment les histones, pour former la chromatine, qui assure l'organisation du matériel génétique au sein de la cellule. Ainsi, la chromatine constitue l'environnement dans lequel s'opèrent la détection et la réparation des cassures double-brin dans le noyau. Ces dernières années, de nombreux travaux ont permis de mettre en évidence que la chromatine est modifiée à la suite de l'apparition de cassures double-brin et participe ainsi au processus de réparation de l’ADN. Cependant, la nature et l'étendue de ces modifications, ainsi que leur relation avec les mécanismes de réparation, restent encore largement non caractérisées.
Afin de déterminer à haute résolution et de manière systématique les différentes modifications de la chromatine induites par les cassures double-brin de l'ADN, les chercheurs ont utilisé le système cellulaire DIvA (DSB Inducible via AsiSI) qui permet d’induire de manière simultanée de multiples cassures double-brin dans le génome, à des positions précises et bien définies. L'utilisation d’expériences d’immunoprécipitation de chromatine suivie de séquençage à haut débit (ChIP-seq) a ensuite permis de cartographier une vingtaine de modifications de la chromatine à l'échelle du génome entier avant et après cassures.
Ainsi, les chercheurs ont pu mettre en évidence que les dommages à l’ADN entrainent la modification de la chromatine à proximité de la cassure mais également sur des distances beaucoup plus grandes. De plus, ils ont pu montrer que ces modifications des histones sont différentes selon la position de la cassure double-brin dans le génome, notamment lorsque celle-ci a lieu au niveau de gènes en cours de transcription.
Ces données constituent la caractérisation la plus exhaustive à ce jour, permettant d’établir le "code des histones" qui définit la structure de la chromatine induite en réponse aux cassures double-brin de l'ADN. Les résultats obtenus renforcent l'idée que les cassures double-brin qui surviennent dans les gènes transcrits, et qui peuvent ainsi directement affecter les propriétés de la cellule, entraînent la formation d'une signature chromatinienne particulière et sont prises en charge par des mécanismes spécifiques.
Le système DIvA (DSB Induced via AsiSI) permet l’induction précise de multiples cassures double-brin dans le génome à des positions connues. Les profils de liaison des protéines de réparation de l’ADN, ainsi que les modifications de la chromatine avant et après cassures sont ensuite déterminés par ChIP-seq.
© Gaëlle Legube & Thomas Clouaire
En savoir plus :
Comprehensive Mapping of Histone Modifications at DNA Double-Strand Breaks Deciphers Repair Pathway Chromatin Signatures
Clouaire T, Rocher V, Lashgari A, Arnould C, Aguirrebengoa M, Biernacka A, Skrzypczak M, Aymard F, Fongang B, Dojer N, Iacovoni J, Rowicka M, Ginalski K, Côté J, Legube G.
Molecular Cell,published on line 27 september 2018, https://doi.org/10.1016/j.molcel.2018.08.020