Analyse des réponses cellulaires induites par l’intégration d’un ADN étranger au sein du génome, Analyses of cellular responses induced by a foreign DNA integration into the genome

Virginie Gay

Description

Sous la direction de Corinne Ronfort, Karen Moreau
Thèse soutenue le 22 octobre 2010: Lyon 1
Il existe un certain nombre de situations au cours desquelles l’intégrité du génome cellulaire est mise en danger. Ceci se produit notamment lors de mouvements de gènes (translocation, éléments mobiles), lors d’infections virales parfois intégratives (AAV, HBV, HPV) ou lors d’infections rétrovirales. En effet, le cycle de réplication des rétrovirus nécessite une étape d’intégration du génome viral dans l’ADN génomique de la cellule infectée. Malgré les nombreuses études menées sur les infections par le VIH, les cancers viro-induits ou non et les thérapies géniques basées sur les rétrovirus, aucune donnée n’est actuellement disponible sur les modifications cellulaires induites par de telles perturbations chromosomiques. L’objectif du projet était d’identifier des mécanismes cellulaires induits par des atteintes à l’intégrité du génome, plus précisément par l’insertion de molécules d’ADN non cellulaire dans les chromosomes. L’intégration de matériel génétique additionnel a été induite par des vecteurs lentiviraux dérivés du VIH-1. Les modifications cellulaires uniquement dues à l’intégration ont été isolées par comparaison de vecteurs intégratif et non intégratif. Des cellules primaires du derme humain ont été sélectionnées pour l’étude. Les temps post infection et les doses virales les plus adéquates ont été sélectionnés grâce à des expériences de cinétiques d’intégration couplées à une quantification des ADN viraux intégrés. L’analyse des modifications cellulaires induites par l’intégration de l’ADN étranger a portée sur l’ensemble du transcriptome et sur l’ensemble du protéome cellulaire. Dans le but d’effectuer une analyse transcriptomique, des puces à ADN, représentant le génome humain complet, ont été utilisées. Cette étude a démontré une forte répression transcriptionnelle induite par l’intégration. De plus, toutes les fonctions cellulaires sont perturbées par le processus. Finalement, une classification par interactions et fonctions biologiques a mis en évidence cinq processus cellulaires majoritairement affectés par l’intégration de l’ADN étranger, qui correspondent au cycle et à la mort cellulaire, au remodelage et à la réparation de la chromatine et à la réponse immunitaire ou au stress. Dans le but de compléter cette analyse transcriptomique, une étude protéomique a été réalisée. Les protéines cellulaires ont été séparées sur des gels bi-dimensionnels. Parmi les neuf protéines identifiées en spectrométrie de masse, certaines appartiennent au cytosquelette et d’autres aux mécanismes de réponse au stress. L’intégration d’un ADN étranger au sein du génome provoque donc bien des perturbations cellulaires. L’intégration de matériel génétique additionnel ne concernant pas seulement les rétrovirus, les données obtenues lors de cette étude pourront permettre (i) de développer des stratégies de défenses contre les rétrovirus ou contre les autres maladies caractérisées par des atteintes à l’intégrité du génome, (ii) d’évaluer les risques encourus par l’intégration d’un vecteur thérapeutique dans le génome cellulaire lors des thérapies géniques ou des expériences de transfert de gènes
-Intégration
-Vih
-Protéomique
-Transcriptomique
In numerous situations, cell genome integrity could be in danger. This is the case during gene movements (translocations, mobiles elements), during viral infections that could be sometimes integrative (AAV, HBV, HPV) or during retroviral infections. Indeed, the replication cycle of retroviruses requires a viral genome integration step. In spite of the studies on HIV infections, viral or non viral cancers and retrovirus-based gene therapy, no data are available concerning the cellular modifications induced by such chromosomal disruptions. The aim of work was to identify cellular mechanisms induced by the insertion of a non cellular DNA into the chromosomes. The integration of additional DNA was provoked by HIV-1-based lentiviral vectors. Cellular modifications only due to the integration step were isolated by comparison of integrative and non integrative vectors. Primary human dermal fibroblasts cells were selected for the study. Optimal times post infection and viral quantities were defined using kinetic integration experiments and integrated viral DNA quantifications. The study of cellular modifications induced by the integration of the foreign DNA was applied on the cellular global transcriptome and proteome. In order to perform a transcriptomic analyses, DNA microarray corresponding to the whole human genome, were used. This study revealed a strong transcriptional repression induced by the integration. Moreover, every cellular function are disturbed by the process. Finally, a network based on molecular interactions and biological functions underlined five cellular processes mostly affected by the foreign DNA integration and corresponding to the cell cycle and death, the remodelling and repair of chromatin and the immunity or stress responses. To complete this transcriptomic analyses, a proteomic study was realized. Cellular proteins were separated on 2D gels. Among the nine proteins identified by mass spectrometry, some are linked to the cytoskeleton and other to the cellular stress. Thus, integration of a foreign DNA into the genome provoked cellular perturbations. As additional DNA integration do not only concern retroviruses, data obtained during this study could allow (i) the development of defensive strategies against retroviruses or other diseases implicating the genome integrity and (ii) the evaluation of risks linked to the integration of a therapeutic vector into the genome during gene therapy and gene transfer experiments
-Integration
-Hiv
-Transcriptomic analyses
-Proteomic analyses
Source: http://www.theses.fr/2010LYO10201/document

Sujets

• Intégration
• Virus de l'immunodéficience humaine
• Protéomique
• Transcriptomique

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 182
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 4 Mo

Extrait

N° ordre 201-2010 Année 2010


THESE DE L’UNIVERSITE DE LYON
Délivrée par
L’UNIVERSITE CLAUDE BERNARD LYON1

Ecole doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation

DIPLOME DE DOCTORAT
(arrêté du 7 août 2006)

Soutenue publiquement le 22 octobre 2010
par

Gay Virginie

Analyse des Réponses Cellulaires
Induites par l)Intégration d)un ADN Etranger
au Sein du Génome

Jury de soutenance

Dr JF.Mouscadet Rapporteur
Pr L.Willems Rapporteur
Dr S.Emiliani Rapporteur
Pr D.Le Guellec Membre
Dr C.Zhang Membre
Dr C.Ronfort Directrice de thèse
Dr K.Moreau Co-Directrice de thèse
tel-00543752, version 1 - 6 Dec 2010Remerciements


J’adresse mes sincères remerciements au Pr.JF.Mornex pour m’avoir accueillie au sein
de son laboratoire. Je remercie également les Dr.C.Ronfort et K.Moreau pour leur accueil au
sein de leur équipe.

Aux membres des plateaux techniques de l’IFR qui m’ont tellement appris…
Je remercie Bariza Blanquier pour toutes ces discussions scientifiques, merci pour cet
apprentissage, merci aussi pour nos bavardages lorsque j’attendais les UV ou la fin du run !!
Je remercie également Didier Negre pour m’avoir enseigné l’art de la production virale et
Isabelle Grosjean pour ses précieux conseils de culture cellulaire. Merci également à Michel
Becchi et les membres du plateau technique d’analyse en spectrométrie de masse pour leur
aide. Je remercie également Philippe Gonzalo pour ses bons conseils sur les gels 2D.

Je souhaite également remercier Joël Lachuer, Séverine Croze, Nicolas Nazaret et les
autres membres de ProfileXpert pour leur précieuse aide lors des analyses des puces. Nicolas,
merci pour ta patience et tes explications sur Ingenuity et les statistiques !!

Mes plus sincères remerciements vont également au Pr.JP.Flandrois pour sa précieuse
aide.
Je remercie également les membres du jury pour leur participation et le temps qu’ils
ont consacré à cette thèse.

Au Cluster 10…
Mes sincères remerciements vont aux membres du Cluster 10 de la région Rhône-
Alpes, pour avoir financé cette thèse et pour m’avoir permis de participer à des évènements
tels que BioVision, IRIS et la fête de la science. Merci au Pr. Alain Cozzone pour sa précieuse
aide. Merci également à Agnès Delebassée-Nabet pour sa présence, son soutien et pour
m’avoir permis de faire ma première exposition ! Merci à tous les étudiants du Cluster 10
avec lesquels j’ai partagé tant de bons moments !

Aux membres de l’UMR…
Je remercie chaleureusement Christian Le Jan et Claire Bellaton pour leur immense
soutien, leurs encouragements, les longues discussions qui m’ont tant aidée. Mes plus sincères
remerciements à Pierre Boulanger et Saw-See Hong pour leur présence, leurs conseils et leurs
encouragements. Je souhaite également adresser mes remerciements à Catherine Legras-
Lachuer pour son soutien, son aide, ses conseils. A tous, merci d’avoir été là et de m’avoir
aidée à tenir bon.
Je remercie Fabienne Archer pour son aide en culture cellulaire et Caroline Leroux
pour m’avoir permis d’effectuer les expériences de gels 2D. Merci à Christophe Terzian,
François Guiguen, Christine Dolmazon, Sophie Desloire, Geneviève Cordier pour leur soutien
et les discussions au hasard d’un couloir. Merci également à Sylvie Farget et Momo pour leur
i
tel-00543752, version 1 - 6 Dec 2010aide. Merci à Barbara Viginier avec qui j’ai bien profité des USA pendant quelques jours !
Merci à Marie-Pierre Confort avec qui j’ai beaucoup aimé partager ces petits bouts de science.

Aux étudiants avec qui j’ai pu travailler qui m’ont donné la motivation dont j’avais besoin…
Laurianne Jaffre. Tu as été la première des stagiaires et j’ai adoré créer cette mutation
E152D avec toi ! Tu es maintenant bien plus qu’une ancienne étudiante et j’en suis ravie !
Merci.
Audrey Berger. Toi et moi savons maintenant que l’art du gel 2D n’est pas chose
aisée !!! Je me souviendrai à jamais des délires passés sur ces manip !! On a révolutionné la
salle de bioch !!! Parce que toi aussi maintenant tu es bien plus et que c’est toujours un plaisir
lorsqu’on arrive à trouver un moment pour se voir et se raconter nos vies... merci.
Claudine Moratal. Ma chère, très chère Claudine….toi, moi, les gels 2D, le
shopping….le shopping…la révélation…tu as été la seule à me faire découvrir une boutique à
Lyon que je ne connaissais pas encore …Amazing !!! Tu n’es plus mon étudiante tu es mon
amie. Merci
Matthias Schultz. Non Matthias tenter d’assassiner son maître de stage ne fait pas
partie d’un master 2…non non j’t’assure… !!! Merci pour toutes tes blagues même si j’ai
manqué de faire une crise cardiaque à chaque fois ! Merci aussi pour la liste noire !! Toi et
moi on ne nous y reprendra plus…promis !!!

Aux étudiants et membres de l’UMR, actuels ou passés avec qui j’ai partagé et continue de
partager tant de bons moments…
Céline Vernin. Mon amie, je pourrai écrire deux pages d’anecdotes mais il faut aussi
de la place pour les autres !! Merci d’avoir toujours été là dans les moments difficiles, merci
pour ton aide lors de la préparation de cet écrit, merci d’avoir pris le temps d’écouter mon oral
avant le jour J. Merci pour les balades, les heures de papotage, l’orienthé, les soirées,… Merci
au destin de nous avoir fait nous rencontrer.
Monika Durand. C’est comme si tu avais toujours été la…et pourtant…tu es arrivée,
ma thèse était déjà bien entamée. Nos discussions ont été comme une évidence…le shopping
aussi !! Merci pour ton gout pour la mode (!), tous ces moments, ton soutien, ta considération.
Barbara Gineys. Bab, je vois en toi tellement de grandes choses….les séances
shopping ont commencé avec le noir pour seul objectif…mais peu à peu…la rouge, le gris se
sont immiscés…la délivrance est proche…je sens bientôt le bleu, le vert…le rose ???? non
bon ok… !! Merci Bab pour ta folie, ta joie, ton franc parlé, merci d’être toi.
Coralie Cellier. Je t’ai rencontré à l’UMR, tu t’amusais déjà avec notre petite intégrase
et moi je débarquais juste, c’était il y a bien longtemps !! On se souviendra de nos rigolades
dans le bureau, des séances de shopping, de hammam, les verres et le reste. Merci d’être toi,
merci de ton soutien.
Gaëlle Gonzales. Si seulement tu étais arrivée bien plus tôt…nous aurions eu bien plus
de temps pour rigoler !!!! Mais on aura quand même bien profité de ces quelques mois, c’est
déjà ça !! Merci pour ton soutien, ton grain de folie, ta joie…merci pour toutes les rigolades à
venir !!
ii
tel-00543752, version 1 - 6 Dec 2010Melody Peyret. Hey Mélo !!! Alors toi ca c’est sur tu n’es pas restée longtemps à
l’UMR…mais juste assez pour faire ta place et bien nous manqué à Gaëlle et moi lors de ton
départ !!! Heureusement des soirées sont déjà prévues pour ne pas se perdre de vue !! Merci
pour tout ton soutien et les bonnes rigolades !!
Camille Peron. Merci pour tes couleurs…merci d’être aussi sincère, aussi authentique.
Merci pour ton soutien, les soirées, les soirées, les soirées et… le papotage !!!
Takouhie Mgrditchian. Ma petite Takouhie…merci d’être venue en France !! Merci
d’être toi, aussi marrante !! Merci pour ton soutien et ta présence.
Allison Ballandras. Toi et moi on a commencé ensemble… et on aura fini ensemble
puisque tu soutiens dans un mois…Good job ! Merci pour ton soutien, les bavardages
scientifiques et les moins scientifiques… !!
Emilie Dufour. Ah ma blonde !! Tant de discussions à refaire le monde…et
pourtant…non non rien à changé…même le ficus continue sa vie…tant pis toi et moi nous
sommes loin maintenant !! Merci pour ton soutien et toutes les bétises que tu racontes pour
me faire rire !!
Aurélien Riquet. Toi…c’est bien dommage que tu n’ais pas été mon étudiant…j’aurai
pris du plaisir à t’embêter !! Cela ne m’a heureusement pas empêché de le faire hors labo… !!
Merci pour ta présence, ton soutien, les sms ou les discussions de vive voix et tous les autres
bons moments que nous avons partagés…
Alain Abi Risk. Alain, Homme, je te rappelle que fumer tue….je sais je sais fumer tue
lentement et tu n’es pas pressé…mais quand même…survit le temps de finir ta thèse !!!!
Merci pour les p