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Phénotypage de la réparation de l’ADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5 Juin 2009 Thèse préparée au laboratoire Lésions des Acides Nucléiques Directrice de thèse: Dr. Sylvie SAUVAIGO

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Page 1: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

Phénotypage de la réparation de l’ADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique

Anne-Laure RAFFIN

Soutenance de thèse : 5 Juin 2009

Thèse préparée au laboratoire Lésions des Acides Nucléiques

Directrice de thèse: Dr. Sylvie SAUVAIGO

Page 2: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

PLAN

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

1. Introduction

• La réparation de l’ADN

• Le Xeroderma pigmentosum

• Les outils pour étudier la réparation de l’ADN

2. Objectifs

3. Matériels et Méthodes

• Préparation des lysats cellulaires

• Tests in vitro: puce plasmide et puce oligo

4. Résultats

• Le niveau basal de réparation

• Réponse à une irradiation UVB

• Effet de la concentration protéique sur le phénotype de réparation

5. Conclusions et perspectives

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PLAN

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

1. Introduction

• La réparation de l’ADN

• Le Xeroderma pigmentosum

• Les outils pour étudier la réparation de l’ADN

2. Objectifs

3. Matériels et Méthodes

• Préparation des lysats cellulaires

• Tests in vitro: puce plasmide et puce oligo

4. Résultats

• Le niveau basal de réparation

• Réponse à une irradiation UVB

• Effet de la concentration protéique sur le phénotype de réparation

5. Conclusions et perspectives

Page 4: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

L’ALTÉRATION DE LA MOLÉCULE D’ADN

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Double hélice d’ADN

ADN lésé

Lésion de l’ADN

Source de dommages

Introduction: la réparation de l’ADN

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LES RÉPONSES CELLULAIRES FACE AUX DOMMAGES DE L’ADN

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

cellule

Arrêt réplication Arrêt de la transcription

Source endogène ou exogène de dommage

Lésions de l’ADN

Mutagénèse

- Restauration de la séquence d’ADN

- Reprise du cycle cellulaire

Réparation de l’ADN

Cancérogenèse

Apoptose

Introduction: la réparation de l’ADN

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LES DIFFÉRENTES LÉSIONS DE L’ADN

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

XU

X X X

A

G

T X

X

CH3

C

(CH3)n T

X X

Site abasique

Adduits volumineux

Dimère de Pyrimidine

Coupure double brins

Pontages intra et inter-brin

Uracile Modification de la base

Alkylation

mésappariement

O6 methyl guanosine

Introduction: la réparation de l’ADN

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LES DIFFÉRENTES LÉSIONS DE L’ADN

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

XU

X X X

A

G

T X

X

CH3

C

(CH3)n T

X X

Site abasique

Adduits volumineux

Dimère de Pyrimidine

Coupure double brins

Pontages intra et inter-brin

Uracile Modification de la base

Alkylation

mésappariement

O6 methyl guanosine

Petites lésions: modifient la structure chimique des composants de l’ADN mais ne déforment pas la double hélice

Introduction: la réparation de l’ADN

Page 8: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

LES DIFFÉRENTES LÉSIONS DE L’ADN

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

XU

X X X

A

G

T X

X

CH3

C

(CH3)n T

X X

Site abasique

Adduits volumineux

Dimère de Pyrimidine

Coupure double brins

Pontages intra et inter-brin

Uracile Modification de la base

Alkylation

mésappariement

O6 methyl guanosine

Lésions volumineuses: modifient la structure chimique des composants de l’ADN et déforment la double hélice

Introduction: la réparation de l’ADN

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LES DIFFÉRENTS VOIES DE RÉPARATION DE L’ADN

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

XU

X X X

A

G

T X

X

CH3

C

(CH3)n T

X X

BER NER NHEJ / HR MMR DR

BER: Base Excision Repair

NER: Nucleotide Excision Repair

NHEJ: Non-Homologous End joining

HR: Homologous Recombination

MMR: MisMatch Repair

DR: Direct Reversal

Introduction: la réparation de l’ADN

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LES ÉTAPES ET FACTEURS DE LA BER ET DE LA NER

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Reconnaissance du dommage

BER NER

XPC, (XPE), XPA and TFIIH

Glycosylases

Excision du dommageGlycosylases + AP endonucléase

Endonucléases XPG et XPF-ERCC1,

XPA

Resynthèse de l’ADN Polymérases δ, ε, RPA, XPA?

Polymérase β + Polymérases δ, ε

Ligature Ligase ILigase III ou I

Base Excision Repair Nucleotide Excision Repair

GG et TC-NER

Introduction: la réparation de l’ADN

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LES ADN N-GLYCOSYLASES ET L’APE1

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

• Substrats: petites lésions de l’ADN

Introduction: la réparation de l’ADN

• Fonction des ADN N-glycosylases: coupure de la liaison N-Glycosidique

• Spécificité des ADN N-Glycosylases: un type de dommage ou un groupe de

dommages

• Exemple d’ADN N-Glycosylases: UNG (Uracile), OGG1 (8-oxoG), NTH1 (Diol de

Thymine, 5 Formyluracile), NEIL1 (Diol de Thymine, Fapy-A, Fapy-G, 8-oxoG)

• Fonction de APE1 et des ADN N-Glycosylases bifonctionnelles : coupure de la

liaison phosphodiester

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LES RÔLES DE XPA ET XPC

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

• Substrats: lésions volumineuses de l’ADN

Introduction: la réparation de l’ADN

• XPC:

– Spécificité d’intervention: uniquement réparation globale du génome

– Fonction: Reconnaissance de l’ADN endommagé (1er facteur à intervenir)

• XPA:

– Spécificité d’intervention: réparation globale du génome et réparation couplée à la

transcription

– Interactions avec d’autres facteurs de la NER: TFIIH, ERCC1 et RPA

– Fonction(s): « Chef d’orchestre » de la NER: de la reconnaissance du dommage à la

resynthèse de l’ADN

= Rôle complexe qui reste encore à clarifier

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BER NER

• Incision oligo 8-oxoG par système reconstitué de la NER (Reardon et al., 1997)

• XPC stimule activité de la TDG (Schimizu et al., 2003), OGG1 (d’Errico et al.,

2006 ; Bernardes de Jesus et al., 2008)

• hHR23 (A et B) stimule MPG (Miao et al., 2000)

• RPA interagit avec UNG (Nagelhus et al., 1997 ; Mer et al., 2000)

• XPG stimule NTH1 (Bessho et al., 1999 ; Klungland et al., 1999)

• Les cellules XPA sont plus sensibles à un stress oxydatif que des cellules

saines (Lipinski et al., 1999 ; Dusinska et al., 2006 ; Low et al., 2008)

LES INTERACTIONS ENTRE LES SYSTÈMES DE RÉPARATION

Introduction: la réparation de l’ADN

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BER NER

• Incision oligo 8-oxoG par système reconstitué de la NER (Reardon et al., 1997)

• XPC stimule activité de la TDG (Schimizu et al., 2003), OGG1 (d’Errico et

al., 2006 ; Bernardes de Jesus et al., 2008)

• hHR23 (A et B) stimule MPG (Miao et al., 2000)

• RPA interagit avec UNG (Nagelhus et al., 1997 ; Mer et al., 2000)

• XPG stimule NTH1 (Bessho et al., 1999 ; Klungland et al., 1999)

• Les cellules XPA sont plus sensibles à un stress oxydant que des cellules

saines (Lipinski et al., 1999 ; Dusinska et al., 2006 ; Low et al., 2008)

LES INTERACTIONS ENTRE LES SYSTÈMES DE RÉPARATION

Introduction: la réparation de l’ADN

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LES CARACTÉRISTIQUES DU XERODERMA PIGMENTOSUM

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

• 1968: relation XP – déficience de la NER (Cleaver 1968)

• 7 groupes XP (A à G): déficience d’une protéine de la NER + XPV

• Hypersensibilité aux UV : apparition de lésions pigmentaires dès le plus jeune âge

• Apparition cancer: risque multiplié par 1000. Tumeurs de la peau vers l’âge de 8

ans (Daya-Grosjean et al. 1995)

• Certaines formes: troubles neurologiques

• Espérance de vie: 15-20 ans (XP classiques) (de Boer and Hoejmakers 2000)

• Pas de traitement

• Diagnostic: test UDS (Unscheduled DNA Synthesis)

Introduction: le Xeroderma pigmentosum

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Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

LES AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DES TESTS DE MESURE DE LA RÉPARATION DE L’ADN

Vision minimaliste de la réparation de l’ADN: une lésion étudiée à la fois

Test in vitro sur support permettant une mesure conjointe de la réparation de plusieurs lésions à partir d’un seul lysat cellulaire

Introduction: Les outils pour étudier la réparation

UDS (Unscheduled

DNA Synthesis)

HCR (Host Cell Reactivation)

Imagerie cellulaire

Excision-Resynthèse en

solution (Wood, 1988)

Paramètres mesurés

Principe du test

incorporation nucléotide

radiomarqué (resynthèse)

"Récupération" d'une activité enzymatique

Anticorps fluorescent,

protéine de la réparation

fluorescente

incorporation nucléotide

radiomarqué (resynthèse)

Mesure d'activités enzymatiques de réparation de l'ADNRecrutement des facteurs de la réparation dans le temps et l'espace

Test in vivo

Inconvénients

Radioactivité

Durée

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PLAN

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

1. Introduction

• La réparation de l’ADN

• Le Xeroderma pigmentosum

• Les outils pour étudier la réparation de l’ADN

2. Objectifs

3. Matériels et Méthodes

• Préparation des lysats cellulaires

• Tests in vitro: puce plasmide et puce oligo

4. Résultats

• Le niveau basal de réparation

• Réponse à une irradiation UVB

• Effet de la concentration protéique sur le phénotype de réparation

5. Conclusions et perspectives

Page 18: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

LES OBJECTIFS DE L’ÉTUDE

• Proposer un outil de diagnostic de la maladie XP alternatif à l’UDS

– Fiabilité

– Rapidité

– Sensibilité

– Peu de cellules

Utiliser l’outil « puce réparation » pour caractériser des phénotypes de

réparation de l’ADN de lignées XP

Objectifs

• Etudier la réparation de l’ADN de lignées XPA et XPC

– Quel est le niveau basal de réparation? Influence de la concentration protéique

– Quelle est la réponse à un traitement génotoxique? UVB

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PLAN

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

1. Introduction

• La réparation de l’ADN

• Le Xeroderma pigmentosum

• Les outils pour étudier la réparation de l’ADN

2. Objectifs

3. Matériels et Méthodes

• Préparation des lysats cellulaires

• Tests in vitro: puce plasmide et puce oligo

4. Résultats

• Le niveau basal de réparation

• Réponse à une irradiation UVB

• Effet de la concentration protéique sur le phénotype de réparation

5. Conclusions et perspectives

Page 20: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

LA PRÉPARATION DES LYSATS CELLULAIRES

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Tampons ioniques

Protéines

Test in vitro de la réparation

dosage

Matériels et Méthodes

Congélation

DMSO+SVF+milieu

Fibroblastes SV40 de patients XP

3 à 5 x 106 cellules

(Test en solution de Wood et al.: 109 cellules)

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LE PRINCIPE DES TESTS IN VITRO DE MESURE DE LA REPARATION

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

[support avec ADN lésé] + [lysat cellulaire] = Réparation !!!

Puce OligoPuce Plasmide

Gain de fluorescence

Matériels et Méthodes

lésions

plasmide

surface de la biopuce

incubation avec lysat cellulaire + nucléotides marqués Cy5

Excision des lésions + Resynthèse

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LES LÉSIONS DE LA PUCE PLASMIDE

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

8oxoGuanine

N

NHNH

NO

O

RNH2

Diols de pyrimidine

NH

N

O

O

R

NH

N

O

O

R

CH3CH3

NH

NCH3

O

R

NH

N

O

CH3

O

R

OH

H

6-4 PP

Photoproduits

+

T-T CPD

N

N

N

NN

OH

R

O

OHN

N

N

NN

OH

R

+

Bases alkylées

Adduits

CisplatineG

GPt

NH2

NH2

AT CTAGCATGGCC

TACGA CGT CCGG

Sites abasiques

Matériels et Méthodes

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Co

ntr

ol

CP

D-6

4 A

CP

D-6

4 B

CP

D-6

4 C

8oxo

_A

8oxo

_B

8oxo

_C

Alk

B_A

Alk

B_B

Alk

B_C

Cis

P_A

Cis

P_B

Cis

P_C

Ab

aS_A

Ab

aS_B

Ab

aS_C

Gly

col_

A

Gly

col_

B

Gly

col_

C

Inte

nsi

té d

e fl

uo

resc

ence

to

tale

PARAMÈTRES MESURÉS

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Phénotype de

réparation

Quantification de la fluorescence totale

Matériels et Méthodes

Part relative de l’intensité de fluorescence des différentes lésions

pCPD-64

p8oxoG

pAlkB

pCisP

pAbaS

pGlycol

pCPD-64 p8oxoG pAlkB pCisP pAbaS pGlycol

Inte

nsi

té d

e fl

uo

resc

ence

to

taleSoustraction

du contrôle

Somme des Intensité de fluo pour la même lésion

Profil d’ER

(Excision-Resynthèse)

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LE PRINCIPE DES TESTS IN VITRO DE MESURE DE LA REPARATION

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

[support avec ADN lésé] + [lysat cellulaire] = Réparation !!!

Puce OligoPuce Plasmide

fluorophore Cy3

lésions

oligonucléotide

surface de la biopuce

incubation aveclysat cellulaire

Excision des lésions

Perte de fluorescence

Matériels et Méthodes

Gain de fluorescence

lésions

plasmide

surface de la biopuce

incubation avec lysat cellulaire + nucléotides marqués Cy5

Excision des lésions + Resynthèse

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LES ACTIVITÉS ENZYMATIQUES MESURÉES AVEC LA PUCE OLIGO

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

- NTH1: Diol de thymine, Dihydrothymine

- NEIL1?: Diol de thymine, Dihydrothymine

- UNG: Uracile (U-A ou U-G)

- SMUG1: Uracile (U-A ou U-G)

- TDG: Mésappariement G-T

- MBD4: Mésappariement CG-GT

- MPG: Ethénoadénine

- APE1: THF (équivalent site abasique)

Matériels et Méthodes

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PLAN

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

1. Introduction

• La réparation de l’ADN

• Le Xeroderma pigmentosum

• Les outils pour étudier la réparation de l’ADN

2. Objectifs

3. Matériels et Méthodes

• Préparation des lysats cellulaires

• Tests in vitro: puce plasmide et puce oligo

4. Résultats

• Le niveau basal de réparation

• Réponse à une irradiation UVB

• Effet de la concentration protéique sur le phénotype de réparation

5. Conclusions et perspectives

Page 27: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

0

20

40

60

80

100

120

140

160

pCPD-64 p8oxoG pAlkB pCisP pAbaS pGlycol

% p

ar r

app

ort

au

lys

at t

émo

inXPC

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Résultats: Niveau basal de réparation

0,3 mg/mL

- Déficience pour la réparation des lésions prises en charge par la BER et la NER

Implication de la protéine XPC dans la réparation des petites lésions

Phénotype XPC ≠ Phénotype Témoin

PHÉNOTYPE D’EXCISION-RESYNTHÈSE AVEC UNE CONCENTRATION PROTÉIQUE STANDARD (1)

Lysat témoin

Page 28: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

0

20

40

60

80

100

120

140

160

pCPD-64 p8oxoG pAlkB pCisP pAbaS pGlycol

% p

ar r

app

ort

au

lys

at t

émo

inXPCXPA

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Résultats: Niveau basal de réparation

Phénotype XPA = Phénotype Témoin à cette concentration protéique

Rôle de XPA dans la réparation de la 8-oxoG? Pas de rôle établi dans la littérature (Klein et al., 1992; Dusinska et al., 2006 ≠ Rünger et al., 1995)

PHÉNOTYPE D’EXCISION-RESYNTHÈSE AVEC UNE CONCENTRATION PROTÉIQUE STANDARD (2)

0,3 mg/mL

Lysat témoin

Page 29: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Résultats: Niveau basal de réparation

PHÉNOTYPE DE RÉPARATION DE L’ADN DE LYSATS TOTAUX

La discrimination des phénotypes XP est encore plus difficile avec les lysats totaux

ER XPC = 85 % du témoin

ER XPA = 100 % du témoin

0

20

40

60

80

100

120

140

pCPD-64 p8oxoG pAlkB pAbaS pGlycol

% p

ar r

app

ort

au

lys

at t

émo

inXPCXPA

Lysat témoin

Page 30: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

0

20

40

60

80

100

Tg siteabasique

OligoContrôle

CG-GT dHT EthdA U-G U-A

Tau

x d

e co

up

ure

(%

)Témoin FibroblasteXPCXPA

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Résultats: Niveau basal de réparation

PHÉNOTYPE D’EXCISION DE LYSATS NUCLÉAIRES

- Activités glycosylases et APE1 équivalentes dans tous les lysats testés sauf pour l’excision des diols de thymine

- Le lysat XPA excise les diols de thymine avec une plus faible efficacité que le lysat témoin: interaction XPA avec NTH1, NEIL1?

Page 31: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Résultats: Niveau basal de réparation

CONCLUSIONS NIVEAU BASAL DE RÉPARATION

Niveau basal + concentration standard de protéines

– XPC < Témoin

– XPA = Témoin

XPC joue un rôle dans la réparation des petites lésions

BER et XPA?

??Faire varier des paramètres expérimentaux pour gagner de l’information

Page 32: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Résultats: Effet d’une irradiation UVB

PARAMÈTRES MESURÉS EN RÉPONSE AUX UVB

Exposition des cellules aux UVB (attention à la confluence)

0, 5 et 20 J/m²

24 h

Cycle cellulaire

(Cytométrie en flux)

Cytotoxicité

(test MTT)

Réparation de l’ADN

(test in vitro d’ER)

Page 33: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Résultats: Effet d’une irradiation UVB

CYTOTOXICITÉ 24H APRÈS UNE IRRADIATION UVB

Les cellules XP sont plus sensibles aux UVB

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120

Doses UVB (J/m²)

% d

e s

urv

ie

Témoin fibro

XPC fibro

XPA fibro

Page 34: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

M1

M2

M3

M4

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Résultats: Effet d’une irradiation UVB

CYCLE CELLULAIRE 24H APRÈS UNE IRRADIATION UVB

Souche témoin

0

20

40

60

80

100

Sub-G1 G1 S G2phases du cycle

% d

e ré

par

titi

on

Souche XPC-/-

0

20

40

60

80

100

Sub-G1 G1 S G2

phases du cycle

% d

e ré

par

titi

on

Souche XPA -/-

0

20

40

60

80

100

Sub-G1 G1 S G2phases du cycle

% d

e ré

par

titi

on

M1

M2M3

M4 M1

M2 M3

M4

0 J/m²

5 J/m²

20 J/m²

M1

M2

M3

M4 M1

M2

M3

M4M1

M2

M3

M4

0J/m² 20J/m²

0J/m² 20J/m²0J/m² 20J/m²

Fibroblastes

**

**

****

*

*

**

**

**

**

Page 35: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Résultats: Effet d’une irradiation UVB

CYCLE CELLULAIRE 24H APRÈS UNE IRRADIATION UVB

Souche témoin

0

20

40

60

80

100

Sub-G1 G1 S G2phases du cycle

% d

e ré

par

titi

on

Souche XPC-/-

0

20

40

60

80

100

Sub-G1 G1 S G2

phases du cycle

% d

e ré

par

titi

on

Souche XPA -/-

0

20

40

60

80

100

Sub-G1 G1 S G2phases du cycle

% d

e ré

par

titi

on

0 J/m²

5 J/m²

20 J/m²

Fibroblastes

**

**

****

*

*

**

**

**

**

• Les cellules XP réagissent différemment des cellules témoin suite aux UVB

• XPC XPA5 J/m²

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Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Résultats: Effet d’une irradiation UVB

EXCISION-RESYNTHÈSE EN RÉPONSE AUX UVB (24H)

-50

0

50

100

150

200

pCPD-64 p8oxo pAlkB pAbaS pGlycol

% d

e va

riat

ion

par

rap

po

rt a

u n

on

irr

adié Témoin Fibroblaste

• Stimulation de l’ER avec le lysat nucléaire témoin

Après l’irradiation UVB des cellules :

Stimulation

Inhibition

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Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Résultats: Effet d’une irradiation UVB

EXCISION-RESYNTHÈSE EN RÉPONSE AUX UVB (24H)

-50

0

50

100

150

200

pCPD-64 p8oxo pAlkB pAbaS pGlycol

% d

e va

riat

ion

par

rap

po

rt a

u n

on

irr

adié Témoin Fibroblaste

XPA

XPC

• Peu ou pas d’effet de l’irradiation sur la réparation des lysats XP

Après l’irradiation UVB des cellules :

Inhibition

Stimulation

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Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Résultats: Effet d’une irradiation UVB

CONCLUSIONS RÉPONSE AUX UVB

UVB + concentration standard de protéines

– Stimulation des activités d’ER avec le lysat nucléaire témoin

– Pas de stimulation pour les lysats XP

Meilleure discrimination des phénotypes de réparation après un traitement préalable des cellules

Rappel: Sans irradiation, XPA = Témoin

Translocation des protéines de réparation vers le noyau en réponse à un traitement génotoxique: XPA (Wu et al., 2007), XPD (Fung et al., 2008)

Néo-synthèse des protéines de la réparation en réponse à l’irradiation UV

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PLAN

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

1. Introduction

• La réparation de l’ADN

• Le Xeroderma pigmentosum

• Les outils pour étudier la réparation de l’ADN

2. Objectifs

3. Matériels et Méthodes

• Préparation des lysats cellulaires

• Tests in vitro: puce plasmide et puce oligo

4. Résultats

• Le niveau basal de réparation

• Réponse à une irradiation UVB

• Effet de la concentration protéique sur le phénotype de réparation

5. Conclusions et perspectives

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p8oxo-G

0,E+00

1,E+07

2,E+07

3,E+07

4,E+07

5,E+07

6,E+07

7,E+07

0 1 2 3

temps de réparation (h)

Inte

nsi

té d

e fl

uo

resc

ence

to

tale

t

pCisP

0,E+00

1,E+07

2,E+07

3,E+07

4,E+07

5,E+07

0 1 2 3

temps de réaction (h)

Inte

nsi

té d

e fl

uo

resc

ence

to

tale

pCPD-64

0,0E+00

5,0E+07

1,0E+08

1,5E+08

0 1 2 3

temps de réaction (h)

Inte

nsi

té d

e fl

uo

resc

ence

to

tale

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Résultats: Effet de la concentration protéique

EFFET DE LA CONCENTRATION PROTÉIQUE SUR LE PHÉNOTYPE DE RÉPARATION DU LYSAT TÉMOIN (1)

• Plus de protéines: cinétique différente suivant les lésions (vitesse initiale, plateau, allure biphasique)

0,9 mg/mL protéines

0,3 mg/mL protéines

Mécanismes différents suivant la concentration?

Lysat nucléaire témoin

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Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Résultats: Effet de la concentration protéique

pCPD-64p8oxoGpCisPpAlkBpAbaSpGlycol

pCPD-64p8oxoGpCisPpAlkBpAbaSpGlycol

Augmentation de la part relative d’ER des photoproduits, des adduits du cisplatine et de la 8-oxoG

Activités NER et réparation de la 8-oxoG favorisées à forte concentration

Lysat nucléaire témoin0,3 mg/mL 0,9 mg/mL

EFFET DE LA CONCENTRATION PROTÉIQUE SUR LE PHÉNOTYPE DE RÉPARATION DU LYSAT TÉMOIN (2)

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Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Résultats: Effet de la concentration protéique

EFFET DE LA CONCENTRATION PROTÉIQUE SUR LES PHÉNOTYPES DE RÉPARATION XP

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

concentration du lysat nucléaire (mg/mL)

% e

xcis

ion

-res

ynth

èse

par

rap

po

rt

au l

ysat

tém

oin

Lysat XPC

Lysat témoin

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

concentration du lysat nucléaire (mg/mL)

% e

xcis

ion

-res

ynth

èse

pa

r ra

pp

ort

au

lys

at t

émo

in

Lysat XPA

• Nette diminution du niveau relatif de réparation de XPA à partir de 0,7 mg/mL

(sauf pour les diols de pyrimidine)

Lysat témoin

• Léger effet de la concentration sur le niveau relatif d’ER du lysat nucléaire XPC

pour les photoproduits, les adduits du cisplatine et la 8-oxoG

pCPD-64 p8oxoG pAlkB pCisP pAbaS pGlycol

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Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Résultats: Effet de la concentration protéique

CONCLUSIONS EFFET DE LA CONCENTRATION PROTÉIQUE

Niveau basal + beaucoup de protéines

– Meilleure efficacité des activités NER et de réparation de la 8-oxoG

– Peu d’effet de la concentration sur le profil relatif de XPC

– Effet de la concentration sur le profil relatif de XPA

Rappel: avec peu de protéine, XPA = Témoin

Meilleure discrimination des phénotypes XP à fortes concentrations protéiques

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DISCUSSION CRITIQUE DES RÉSULTATS (1)

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

• Nos tests in vitro d’excision-resynthèse et d’excision permettent d’appréhender

la réparation de l’ADN comme un réseau enzymatique dynamique et complexe

Résultats

• Les ratios Protéines / ADN ou Protéines / Lésions sont des paramètres à prendre

en considération lors des tests in vitro

• Les niveaux de réparation obtenus pour XPA et XPC sont supérieurs à ceux de

la littérature obtenus avec d’autres méthodes de mesure in vivo (Athas et al., 1991;

Cleaver 2005) et in vitro (Masutani et al., 1993)

• Le niveau basal avec la concentration standard est à considérer: il apporte de

nouvelles informations quant aux régulations et mécanismes mis en jeu à de telles

concentrations protéiques. Que se passe-t-il in vivo?

Page 45: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

DISCUSSION CRITIQUE DES RÉSULTATS (2)

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Résultats

Stimulation de la réparation en réponse aux UVB

Stimulation des activités NER et de la 8-oxoG à forte concentration??

2. Irradiation UVB

3. Augmentation de la concentration protéique

Stimulation des activités NER et de la 8-oxoG: Implication des facteurs XP dans la réaction d’ER

Discrimination possible

1. Niveau basal + concentration protéique standard

Activités NER limitantes? A quoi est dû le niveau basal?

Discrimination difficile

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PLAN

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

1. Introduction

• La réparation de l’ADN

• Le Xeroderma pigmentosum

• Les outils pour étudier la réparation de l’ADN

2. Objectifs

3. Matériels et Méthodes

• Préparation des lysats cellulaires

• Tests in vitro: puce plasmide et puce oligo

4. Résultats

• Le niveau basal de réparation

• Réponse à une irradiation UVB

• Effet de la concentration protéique sur le phénotype d’ER

5. Conclusions et perspectives

Page 47: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

BILAN: TESTS IN VITRO DE MESURE DE LA RÉPARATION DE L’ADN

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Conclusions et perspectives

Informations complémentaires

Type de test Puce oligo Puce plasmideActivités mesurées Excision Excision-resynthèse

Enzymes concernées ADN N -Glycosylases et APE1

Résultante d'un enchaînement de plusieurs réactions

Réaction en présence d'ATP

NON OUI

Concentration protéique du lysat

20 µg/mL 300 µg/mL

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APPLICATION DU TEST AU DIAGNOSTIC DES PATIENTS XP (1)

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Niveau basal avec concentration protéique standard : faible discrimination des phénotypes XP

DIAGNOSTIC ?

Irradiation des cellules au préalable

Augmentation de la concentration protéique

Meilleure discrimination des phénotypes XPA et XPC

Approfondir l’étude à tous les groupes de complémentation, de A à G

Approfondir les phénotypes et arriver à déterminer une signature de la réparation de l’ADN pour chaque groupe XP pour pouvoir clairement les identifier

Conclusions et perspectives

Page 49: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

0

100

200

300

400

500

pCPD-64 p8oxoG pAlkB pCisP pGlycolPo

urc

enta

ge

par

rap

po

rt a

u l

ysat

no

n t

rait

é (M

1 0

mM

)Témoin fibroblaste

XPC

XPA

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Tester des petites molécules: M1

APPLICATION DU TEST AU DIAGNOSTIC DES PATIENTS XP (2)

[M1]= 0,1 mM

[Lysat nucléaire]= 0,7 mg/mL

M1 0 mM

• Profil de XPC très différent de XPA

• En utilisant des petites molécules, il serait possible de discriminer facilement les différents groupes de complémentation?

Conclusions et perspectives

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PERSPECTIVES

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Fibroblastes primaires: Confirmer les résultats obtenus à partir des lignées

Amélioration du test : nature des lésions (photoproduits: séparer les CPDs

des 6-4 PPs)

Comprendre la signification du niveau basal

Approfondir l’effet de la concentration sur les activités de réparation (lysats

totaux, autres groupes de complémentation)

Rôle de XPA dans la réparation des dommages oxydatifs? Hypothèse:

Relation avec les troubles neurologiques développés par ces patients

Echantillon: arriver à travailler à partir d’un prélèvement sanguin?

Conclusions et perspectives

Page 51: Phénotypage de la réparation de lADN de lignées Xeroderma pigmentosum, par un test in vitro multiparamétrique Anne-Laure RAFFIN Soutenance de thèse : 5

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Remerciements

Laboratoire FRE 29-39, IGR, Stabilité génétique et oncogenèse (Pr. Alain Sarasin)

Laboratoire CEA, Stabilité génétique et oncogenèse (Dr. Denis Biard)

Laboratoire CEA, Plateforme cytométrie en flux, iRTSV (Véronique Collin-Faure, Serge Candéias)

CEA, INSTN, Contrat de Formation par la Recherche

Sylvie Sauvaigo

Zohra Termache

Sylvain, Francette, Jocelyne, Gwenaëlle

… Et tout le LAN

Florence Pivard et Sandrine Bessette, stagiaires ESTBB en 2007 et 2008

MERCI!

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TITRE DE DIAPO

Anne-Laure RAFFIN – Soutenance de thèse 5 Juin 2009

Partie