Équipe
Responsable d’équipe : Legube Gaelle
Présentation
Les cassures doubles brins de l’ADN sont des lésions très toxiques qui peuvent conduire à l’apparition de réarrangements conséquents sur le génome, pouvant conduire à l ‘apparition des cancers. Au sein de l’équipe, nous cherchons à comprendre comment les cassures double-brin de l’ADN sont réparées dans le contexte de la chromatine, de l’architecture des chromosomes et de l’organisation nucléaire. Pour répondre à ces questions, nous utilisons des technologies basées sur le séquençage à haut débit couplées à une lignée cellulaire humaine (les cellules DIvA) qui permet d’induire de multiples cassures double brin à des positions annotées, de manière contrôlée.
Projet 1
Nous essayons de comprendre comment la structure chromatinienne préexistante à l’endroit où se produit une cassure peut influencer la voie de réparation utilisée.
Nos travaux ont révélé que les gènes transcriptionnellement actifs ont tendance à être réparés par recombinaison homologue en G2 (Aymard et al., 2014), contrairement aux loci non transcrits qui subissent plutôt une réparation par NHEJ, même en G2.
Nous avons étudié les R-loops, des structures hybrides ARN:ADN, qui peuvent former sur les loci transcrits. Par ChIP-seq et DRIP-seq, nous avons montré que la sénataxine (une hélicase hybride ARN:ADN) et l’élimination des hybrides ARN:ADN sont des facteurs critiques dans la réparation des DSB produites dans les gènes transcriptionnellement actifs (Cohen et al., 2018).
Nous avons également étudié la réparation des DSB induits dans l’ADN ribosomique, qui représente la partie la plus transcrite des génomes. Nous avons montré que les DSB induits sur l’ADNr déclenchent une répression transcriptionnelle dépendant de la cohésine, du CTCF et de HUSH (un complexe de méthylation de H3K9), à toutes les phases du cycle cellulaire. Dans les cellules S/G2, la répression transcriptionnelle est suivie par la résection, à l’intérieur du nucléole, puis de la mobilisation des DSB à la périphérie du nucléole et de la réparation par recombinaison homologue. Nous avons montré que les invaginations de l’enveloppe nucléaire contactent fréquemment le nucléole et que la mobilisation des DSB de l’ADNr, mais pas la répression transcriptionnelle, implique le complexe LINC associé à l’enveloppe nucléaire et l’actine (Marnef et al., 2019).
Nous poursuivons ces projets afin de mieux caractériser les mécanismes de réparation qui se déroulent au niveau des loci actifs.
Projet 2
Nous visons également à établir un tableau plus complet du paysage chromatinien induit autour des DSB. Nous avons décrit la distribution de 20 caractéristiques chromatiniennes au niveau de multiples DSBs réparties sur l’ensemble du génome humain par ChIP-seq et identifié un « code histone de réparation », c’est-à-dire les événements chromatiniens spécifiques à la NHEJ et à la HR (Clouaire et al., 2018).
De plus, nous essayons également d’identifier comment l’architecture des chromosomes est modifiée suite à une DSB et comment cela contribue aux processus de réparation.
Par HiC, nous avons montré que le repliement des chromosomes, et plus particulièrement le processus d’« extrusion de boucle » médié par le complexe des cohésines, joue un rôle déterminant dans l’assemblage des foyers de dommages à l’ADN (Arnould et al, 2021).
Nous avons également montré que les DSBs se regroupent au sein du noyau. Lors de l’induction de DSB, un nouveau compartiment chromatinien se forme, que nous avons appelé le compartiment D (pour DSB-induced compartment), qui comprend non seulement des DSB regroupés, mais aussi une sous-classe de gènes activés par les dommages de l’ADN (gènes de la « DNA damage response », DDR). La localisation physique de ces gènes de la DDR dans le compartiment D contribue à activer la réponse aux dommages de l’ADN (Arnould, et al, 2023).
Membres de l'équipe
– Arnould C#, Rocher V#, Saur F, Bader AS, Muzzopappa F, Collins S, Lesage E, Le Bozec B, Puget N, Clouaire T, Mangeat T, Mourad R, Ahituv N, Noordermeer D, Erdel F, Bushell M, Marnef A and Legube G. Chromatin compartmentalization regulates the response to DNA damage. Nature. 2023 Oct 18. doi: 10.1038/s41586-023-06635-y.
– Cohen S#, Guenolé A#, Lazar I#, Marnef A, Clouaire T, Vernekar DV, Puget N, Rocher V, Arnould C, Aguirrebengoa M, Genais M, Firmin N, Shamanna RA, Mourad R, Bohr VA, Borde V and Legube G. A POLD3/BLM dependent pathway handles DSBs in transcribed chromatin upon excessive RNA:DNA hybrid accumulation. Nat Commun. 2022 Apr 19;13(1):2012. doi: 10.1038/s41467-022-29629-2.
– Marnef A, Legube G. R-loops as Janus-faced modulators of DNA repair. Nat Cell Biol. 2021 Apr;23(4):305-313. doi: 10.1038/s41556-021-00663-4.
– Arnould C, Rocher V, Finoux AL, Clouaire T, Li K, Zhou F, Caron P, Mangeot PE, Ricci EP, Mourad R, Haber JE, Noordermeer D and Legube G. Loop extrusion as a mechanism for formation of DNA damage repair foci. Nature 2021 Feb;590(7847):660-665. doi: 10.1038/s41586-021-03193-z.
– Marnef A, and Legube G.m6A RNA modification as a new player in R-loop regulation. Nat Genet. 2019 Dec 23. doi: 10.1038/s41588-019-0563-z.
– Marnef A, Finoux AL§, Arnould C§, Guillou E, Daburon V, Rocher V, Mangeat T, Mangeot PE, Ricci EP and Legube G. A Cohesin/HUSH and LINC-dependent pathway controls ribosomal DNA Double Strand Break repair. Genes Dev. 2019 Sep 1;33(17-18):1175-1190.
– Clouaire T, Legube G.A Snapshot on the Cis Chromatin Response to DNA Double-Strand Breaks. Trends Genet. 2019 May;35(5):330-345. Review.
– Clouaire T, Rocher V, Lashgari A, Arnould C, Aguirrebengoa M, Biernacka A, Skrzypczak M, Aymard F, Fongang B, Dojer N, Iacovoni JS, Rowicka M, Ginalski K, Côté J, Legube G Comprehensive Mapping of Histone Modifications at DNA Double-Strand Breaks Deciphers Repair Pathway Chromatin Signatures. Mol Cell. 2018 Oct 18;72(2):250-262.e6.
– Cohen S, Puget N, Lin Y-L, Clouaire T, Aguirrebengoa M, Rocher V, Pasero P, Canitrot Y and Legube G. Senataxin resolves RNA:DNA hybrids forming at DNA double-strand breaks to prevent translocations. Nature Communications 2018 Feb 7;9(1):533.
– Aymard F, Aguirrebengoa M, Guillou E, Javierre BM, Bugler B, Arnould C, Rocher V, Iacovoni JS, Biernacka A, Skrzypczak M, Ginalski K, Rowicka M, Fraser P, and Legube G. Genome-wide mapping of long-range contacts unveils clustering of DNA double-strand breaks at damaged active genes. Nature structural & molecular biology 2017 Apr;24(4):353-361.
– Aymard F, Bugler B, Schmidt C. K, Guillou E, Caron P, Briois S, Iacovoni J.S, Daburon V, Miller K. M, Jackson S. P, and Legube G. Transcriptionally active chromatin channels DNA double strand breaks to homologous recombination. Nature structural & molecular biology. 2014 21(4):366-74 PMC4300393
– Lacovoni JS, Caron P, Lassadi I, Nicolas E, Massip L, Trouche D,Legube G. High-resolution profiling of gammaH2AX around DNA double strand breaks in the mammalian genome. EMBO J. 2010 Apr 21;29(8):1446-57.
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