Le rôle de la structure de la chromatine naissante dans la réponse au stress réplicatif

La viabilité de chaque organisme dépend de sa capacité à répliquer son génome en conservant son intégrité. Paradoxalement, la réplication de l’ADN est un processus pendant lequel le génome est particulièrement vulnérable à une multitude de génotoxines issues de l’environnement et du métabolisme cellulaire qui peuvent endommager l’ADN. Chez plusieurs espèces, les nucléosomes nouvellement synthétisés durant la phase S comportent des modifications cycliques qui régulent, entre autres, la réponse au stress réplicatif. Notamment, chez Saccharomyces cerevisiae, l’acétylation de la lysine 56 de l’histone H3 (H3K56ac) est ajouté par Rtt109 pendant la réplication et enlevée suite à la duplication du génome par les histones désacétylases de la famille des sirtuines, Hst3 et Hst4. La perturbation du cycle d’acétylation/désacétylation d’H3K56ac mène à des défauts de croissance accompagnés d’hypersensibilité aux génotoxines qui induisent du stress réplicatif, mais les mécanismes sous-jacents à H3K56ac pouvant expliquer ces phénotypes demeurent mal compris. Dans le but d’élucider le rôle d’H3K56ac, nous avons examiné les causes des phénotypes engendrés par une situation où H3K56 est constitutivement acétylé dans un mutant hst3Δ hst4Δ. Nous avons initialement caractérisé les effets sur la réponse aux dommages à l’ADN dans ce contexte et découvert que l’hyperacétylation d’H3K56ac provoque l’apparition de foyers de protéines de réparation ainsi qu’une hyperactivation de la signalisation en réponse aux dommages à l’ADN (SRDA). Nous avons ensuite fait un crible pour identifier des mutants d’histones pouvant supprimer les défauts de croissance d’hst3Δ hst4Δ, ce qui a permis de découvrir que l’acétylation d’H4K16 et la méthylation d’H3K79 sont toxiques en présence d’hyperacétylation d’H3K56. Nos résultats suggèrent que prévenir ces deux modifications améliore la croissance du mutant hst3Δ hst4Δ en réduisant l’activation de Rad53, une kinase clé dans la SRDA. Nous avons subséquemment effectué un crible chimiogénétique pour identifier des gènes dont la mutation sensibilise les cellules à l’hyperacétylation d’H3K56 induite par le nicotinamide (NAM), un inhibiteur pan-spécifique des sirtuines. De cette manière, nous avons identifié que les cellules mutantes pour SLX4 et PPH3, deux gènes impliqués dans la réduction de l’activité de Rad53, sont inviables en présence d’hyperactétylation d’H3K56. Une caractérisation plus poussée a révélé que l’hyperactivation de Rad53 dans le mutant hst3Δ hst4Δ cause des défauts de croissance en inhibant l’activation d’origines de réplication tardives et en perturbant la réponse au stress oxydatif. Le crible a également mené à la découverte que le raccourcissement des télomères sensibilise les cellules au NAM et au stress réplicatif en provoquant la redistribution de l’activation des origines de réplication à travers le génome.  En résumé, les résultats présentés dans cette thèse indiquent qu’une composante majeure des phénotypes associés à l’hyperacétylation d’H3K56 provient de l’hyperactivation de la signalisation en réponse aux dommages à l’ADN. Collectivement, nos travaux révèlent de nouveaux mécanismes par lesquels la structure de la chromatine influence la capacité des cellules à répondre au stress réplicatif.

Keyphrases: H3K56ac, Structure de la chromatine, Réponse aux dommages à l’ADN, Assemblage de la chromatine, Télomères, Réplication de l’ADN, Stress réplicatif