Published February 1, 2008 | Version v1
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Involvement of DNA repair in telomere maintenance and chromosomal instability in human cells

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Telomeres are a major actor of cell immortalization, precursor of a carcinogenesis process. Thus, it appears that the maintenance of telomeres is crucial in the implementation of carcinogenesis process. Due to their structures and under some conditions, telomeres can be assimilated in some respects to chromosomal breakages. Within this perspective, this research thesis aims at determining under which circumstances telomeres can be taken as targets by DNA repair mechanisms. More precisely, the author addressed the respective contributions of two repair mechanisms (the Non-Homologous End-Joining or NHEJ, and Homologous Recombination or HR) in the maintenance of telomere integrity. The author first discusses knowledge related to the interaction between chromosomal extremities and repair mechanisms. Then, he defines the behaviour of these mechanisms with respect to telomeres. He shows that, in absence of recombination mechanisms, the integrity of telomeres is not affected. Finally, he reports the attempt to determine their respective contributions in telomeric homeostasis

Abstract (French)

Les telomeres sont des structures nucleoproteiques particulieres conferant une stabilite aux extremites de chromosomes. La plupart des mecanismes telomeriques sont conservee chez les eucaryotes superieurs notamment chez l'homme. Parmi les fonctions exercees, les telomeres developpent des strategies visant a limiter la recombinaison impropre aux telomeres afin de preserver l'integrite chromosomique. Au cours de ma these, j'ai etudie les mecanismes de maintenance et de protection des telomeres chez l'homme, et plus particulierement le role de la recombinaison homologue et recombinaison illegitime. Je me suis plus particulierement interesse au role de P53 dans le maintien des telomeres, a travers sa fonction dans la recombinaison. Bien que son role soit etabli dans la maintenance des telomeres des cellules ALT, sa fonction est en revanche moins bien decrite dans les cellules presentant une activite telomerase. Dans cette perspective, nous avons etabli des clones telomerase (+) exprimant de maniere stable le transgene P53R175H, decrit comme stimulant la RH. Cependant, la surexpression de P53R175H ne modifie pas le profil telomerique de ces cellules, se revelant ainsi incapable de stimuler la recombinaison telomerique. L'absence de phenotype pourrait etre en fait la consequence d'une interference de la telomerase dans la mise en place d'un processus de recombinaison telomerique. Le deuxieme volet de notre etude nous amene a preciser le role la recombinaison dans le maintien des telomeres. Pour cela, nous avons construit des lignees isogeniques invalidees pour les deux voies majeures de la recombinaison grace a une nouvelle famille de vecteurs ARNi basee sur des vecteurs EBV (brevet CEA Nr 0501483) developpe par Biard D. Ce systeme permet d'obtenir une reduction importante, specifique et a long terme (plus de 300 jours en culture) de l'expression d'un gene cible. Plusieurs partenaires du NHEJ (DNA-PKcs, XRCC4, LigIV, Ku70), ou de la RH (RAD54, RAD51, RAD52) ou du complexe MRN ont ete inhibes dans la lignee HeLa (adenocarcinome cervical). Des les premiers jours d'invalidation du gene cible, des alterations de la stabilite des telomeres sont constatees. Ces alterations se maintiennent au cours de la selection (de 100 a 300 jours selon les clones). Ainsi, il semble que l'invalidation du NHEJ conduise a une instabilite telomerique associee a un raccourcissement de la taille des telomeres dans le cas de XRCC4 et LigaseIVKD. Malgre une instabilite telomerique prononcee, les cellules RHKD se distinguent pourtant des clones NHEJKD par des alterations telomeriques particulieres. En effet, la deregulation du RH mene a des signaux heterogenes au sein du meme bras chromosomique. En revanche, les anomalies dites de structure (perte associee a des cassures) sont plus abondantes dans les cellules deficientes pour le NHEJ. Ces resultats suggerent que le NHEJ jouerait un role de protection alors que le RH serait plutot implique dans l'elongation et la replication des telomeres. Cette etude s'est poursuivie avec l'examen de clones MRE11KD, RAD50KD, NBS1KD permettant de clarifier dans un premier temps le role de du complexe dans les differentes voies de recombinaison puis sur la maintenance des telomeres. A l'image des autres proteines de la recombinaison, RAD50 preserverait l'integrite telomerique. L'invalidation des proteines NBS1 et MRE11 initie une elongation des telomeres, probable manifestation de l'activation de la recombinaison telomerique, absente des cellules RAD50KD. Ainsi, la presence de cercles telomeriques extrachromosomiques dans le clone NBS1KD vient etayer cette hypothese. Le complexe MRE11/RAD50/NBS1 constituerait alors un represseur de la RH aux telomeres

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Original title (French)
Implication des mecanismes de la reparation de l'ADN dans la maintenance des telomeres et l'instabilite chromosomique dans les cellules humaines

Identifiers

URL
http://www.iaea.org/inis/Contacts/;

Publishing Information

Imprint Pagination
217 p.
Report number
FRCEA-TH--8148

INIS

Country of Publication
France
Country of Input or Organization
France
INIS RN
48064445
Subject category
S60: APPLIED LIFE SCIENCES;
Resource subtype / Literary indicator
Thesis
Descriptors DEI
ANIMAL CELLS; CARCINOGENESIS; CHROMOSOMAL ABERRATIONS; CLONE CELLS; CLONING; DNA; DNA ADDUCTS; DNA DAMAGES; DNA REPAIR; DNA REPLICATION; GENE RECOMBINATION; GENE REGULATION; GENES; HUMAN CHROMOSOMES; RNA; TELOMERES; TELOMERIZATION
Descriptors DEC
ADDUCTS; BIOLOGICAL RECOVERY; BIOLOGICAL REPAIR; CELL CULTURES; CHEMICAL REACTIONS; CHROMOSOMES; MUTATIONS; NUCLEIC ACID REPLICATION; NUCLEIC ACIDS; ORGANIC COMPOUNDS; PATHOGENESIS; POLYMERIZATION; REPAIR

Optional Information

Notes
408 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the 'INIS contacts' section of the INIS-NKM website for current contact and E-mail addresses: http://www.iaea.org/inis/Contacts/; Also available from Le Service Commun de la Documentation de l'Universite Paris Sud, Bat 407 - 91405 Orsay Cedex (France)