Pour obtenir le titre de Docteur en Sciences de l'Université Louis Pasteur de Strasbourg Sciences du Vivant Aspects Moléculaires et Cellulaires de la Biologie

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Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
Thèse présentée par Sara HARDY Pour obtenir le titre de Docteur en Sciences de l'Université Louis Pasteur de Strasbourg Sciences du Vivant – Aspects Moléculaires et Cellulaires de la Biologie Etudes fonctionnelles des complexes multiprotéiques contenant la protéine TRRAP Implication de hTRRAP dans la réparation des cassures double-brin de l'ADN Soutenue publiquement le 24 juin 2005 JURY : Directeur de Thèse : Dr Làszlò Tora, IGBMC, Illkirch Rapporteur interne : Dr Régine Losson, IGBMC, Illkirch Rapporteur externe : Dr Geneviève Almouzni, Institut Curie, Paris Rapporteur externe : Dr Didier Trouche, Institut d'Exploration Fonctionnelle des Génomes, Toulouse Examinateur : Pr Etienne Weiss, ESBS, Illkirch

  • travaux sur trrap et sur ataxin

  • etudes fonctionnelles des complexes multiprotéiques contenant la protéine trrap

  • implication de htrrap dans la réparation des cassures double-brin de l'adn


Publié le : mercredi 1 juin 2005
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Source : scd-theses.u-strasbg.fr
Nombre de pages : 249
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Thèse présentée par
Sara HARDY
Pour obtenir le titre de
Docteur en Sciences de l’Université Louis Pasteur de Strasbourg
Sciences du Vivant – Aspects Moléculaires et Cellulaires de la Biologie
Etudes fonctionnelles des complexes multiprotéiques
contenant la protéine TRRAP
Implication de hTRRAP dans la réparation des cassures
double-brin de l’ADN
Soutenue publiquement le 24 juin 2005
JURY :
Directeur de Thèse : Dr Làszlò Tora, IGBMC, Illkirch
Rapporteur interne : Dr Régine Losson, IGBMC, Illkirch
Rapporteur externe : Dr Geneviève Almouzni, Institut Curie, Paris
Rapporteur externe : Dr Didier Trouche, Institut d'Exploration Fonctionnelle
des Génomes, Toulouse
Examinateur : Pr Etienne Weiss, ESBS, IllkirchREMERCIEMENTS
Je remercie les Professeurs Pierre Chambon et Jean-Louis Mandel de m'avoir
accueillie dans leur Institut, ce qui m'a permis d'effectuer ma thèse dans des conditions
matérielles et scientifiques tout à fait exceptionnelles.
Je remercie particulièrement le Docteur L.Tora de m'avoir intégrée à son équipe dès
l'obtention de mon DEA, d'avoir accepté d'encadrer mon travail de recherche et de devenir
mon directeur de thèse. Je remercie le Docteur L.Tora de ses conseils scientifiques avisés, de
la confiance qu'il m'a témoignée et de l'intéret soutenu qu'il a manifesté pour mon travail.
Je remercie les membres du jury, le Docteur Didier Trouche, le Docteur Geneviève
Almouzni, le Docteur Régine Losson, et le professeur Etienne Weiss d’avoir accepter de juger
mon travail de thèse.
Je remercie particulièrement Flavie Robert et Dominique Helmlinger avec lesquels j’ai été en
étroite collaboration durant mon travail de thèse, en ce qui concerne les travaux sur TRRAP et
sur Ataxin 7, respectivement. Flavie, pour son dynamisme et ses discussions, Dominique pour
sa passion de la recherche très communicative.
Je remercie également les collaborateurs externes à l’institut, l’équipe de Dora Papadopoulo à
l’Institut Curie, notamment Céline Baldeyron et Céline Jacquemont, l’équipe de Herceg,
Rabih Murr, l’équipe de S.Kato, J.Yanagisawa, l’équipe de M. Meisterernst, G.Mittler.
Je remercie tous les membres du laboratoire de L.Tora que j’ai rencontré pendant ma thèse.
Eli, toi qui a guidé mes premiers pas à la paillasse, je te souhaite toute la réussite et le bonheur
pour la suite.
Didier Devys, les post-docs Mattia, Elmar, Brendan, Bill, Traci, Zita, Evi, Nathalie, je vous
remercie pour vos précieux conseils et votre bonne humeur.
Flavie, Claire, Mate, Laure, Adrien, Emese, Antoinette, je n’oublie pas les petits
moments sympas passés ensemble : l’ambiance du labo est vraiment bien : merci !
Je tiens également à remercier les personnes qui se sont attaquées à relire et corriger
ma thèse, Fabien Moritz, Irina Holfert, Martine Moritz, Laure Jobert, Mattia Frontini.
Enfin, je remercie tous ceux qui ont contribués à me remonter le moral durant cette
thèse, Valérie Kedinger, Simone de Beauvoir, Fabien Moritz, Jean Hardy, les papous dans la
tête, Bernadette Hardy, Pascal Drane, Louis Calaferte, Claire Leurent, Haruki Murakami,
Louise Hardy, Jean Genet, Aurélie Rossin, Witold Gombrowicz, Emmanuel Compe, Pierre
Bourdieu, Claire Becquart, Colin Logie.
- 1 -SOMMAIRESOMMAIRE
REMERCIEMENTS....................................................................................................... 1
SOMMAIRE ....................................................................................................................... 2
LISTE DES FIGURES .................................................................................................. 9
LISTE DES ABREVIATIONS ............................................................................... 11
1 – INTRODUCTION.............................................................................................................. 15
1.1 – L’initiation de la transcription des gènes chez les eucaryotes supérieurs, étape très
contrôlée............................................................................................................................... 15
1.2 – Plusieurs ARN polymérases assurent la transcription des gènes chez les eucaryotes
supérieurs............................................................................................................................. 15
1.3 – La transcription des gènes de classe II décomposée en diverses étapes................... 16
1.4 – Le laboratoire du Dr TORA découvre un nouveau complexe multiprotéique
impliqué dans l’initiation de la transcription..................................................................... 17
1.5 – Focalisation de la présente thèse ............................................................................... 18
2 – L’INITIATION DE LA TRANSCRIPTION DES GENES DE CLASSE II CHEZ LES
EUCARYOTES SUPERIEURS .............................................................................................. 20
2.1 – Les différents types de promoteurs ............................................................................ 20
2.1.1 – Le promoteur minimal........................................................................................ 20
2.1.2 – Les éléments de régulation ................................................................................. 21
2.1.2.1 – Les séquences régulatrices proximales ......................................................... 21
2.1.2.2 – Les séquences régulatrices distales ............................................................... 22
2.2 – Modèles d’assemblage des différents facteurs dits «généraux» de la transcription 22
2.2.1 – L’acteur principal de la transcription, l’ARN polymérase II ............................. 23
2.2.2 – Modèle séquentiel de l’assemblage du PIC........................................................ 24
2.2.2.1 – Reconnaissance du promoteur minimal par TFIID....................................... 25
2.2.2.2 – Reconnaissance du complexe TFIID/promoteur par TFIIA ......................... 26
2.2.2.3 – Reconnaissance du complexe TFIID/TFIIA/promoteur par TFIIB .............. 26
2.2.2.4 – Recrutement du complexe TFIIF/ARN pol II............................................... 26
2.2.2.5 – Liaison de TFIIE et TFIIH au PIC alors complet.......................................... 27
Modèle de l’holoenzyme .................................................................................... 272.2.3 –
2.2.4 – Intermédiaire entre les deux modèles d’assemblage du PIC.............................. 28
2.3 – Déroulement de l’initiation de la transcription......................................................... 28
2.3.1 – L’ouverture de l’ADN ou « bulle » de transcription et l’allongement de la bulle
.......................................................................................................................................... 28
2.3.2 – Le relargage des facteurs d’initiation, simultanément au recrutement des facteurs
d’élongation...................................................................................................................... 28
2.4 – Elongation et terminaison de la transcription .......................................................... 29
2.4.1 – Présentation de quelques facteurs qui stimulent l’élongation de la transcription
par phosphorylation du CTD............................................................................................ 29
2.4.2 – Stabilisation de la polymérase sur l’ADN 29
2.4.3 – Reprise de la transcription après l’arrêt de la polymérase.................................. 29
- 2 -2.4.4 – Facteurs favorisant l’arrêt de la polymérase....................................................... 30
2.4.5 – Importance de l’environnement créé par la chromatine..................................... 30
2.4.6 – Terminaison de la transcription.......................................................................... 31
3 – L’ACTIVATION DE LA TRANSCRIPTION : IMPORTANCE DE
L’ENVIRONNEMENT CREE PAR LA STRUCTURE DE LA CHROMATINE ................ 32
3.1 – Brève introduction sur les activateurs de la transcription........................................ 32
3.1.1 – Quelques mécanismes d’action des activateurs.................................................. 32
3.1.2 – Quelques exemples d’activateurs transcriptionnels ........................................... 33
3.1.3 – Les activateurs ont besoin de cofacteurs pour activer la transcription............... 33
3.2 – Implication de la structure de la chromatine dans la régulation de la transcription :
contexte répressif mais informatif ...................................................................................... 34
3.2.1 – Structure de la chromatine.................................................................................. 34
3.2.1.1 – Structure du nucléosome ............................................................................... 34
3.2.1.2 – Stabilité des nucléosomes.............................................................................. 35
3.2.1.3 – Les pseudo-nucléosomes 36
3.2.1.4 – Assemblage des nucléosomes pour former une structure compacte............. 36
3.2.2 – Notions d’euchromatine et d’hétérochromatine ................................................. 38
3.2.3 – La chromatine comme support de l’information épigénétique .......................... 39
3.2.4 – Les variants d’histones ....................................................................................... 39
3.2.5 – La structure de la chromatine dynamique .......................................................... 39
3.3 – Les coactivateurs transcriptionnels contribuent à créer un environnement
chromatinien adéquat à la transcription. ........................................................................... 40
3.3.1 – Brève introduction sur les cofacteurs ................................................................. 40
3.3.2 – Les protéines qui remodèlent la chromatine en présence d’ATP : exemple du
complexe SWI/SNF.......................................................................................................... 43
3.3.2.1 – Introduction ................................................................................................... 43
3.3.2.2 – Fonctions des complexes SWI/SNF.............................................................. 43
3.3.2.3 – Mécanismes proposés pour remodeler la chromatine en présence d’ATP.... 43
3.3.2.4 – Action concertée des complexes remodelant la chromatine et des complexes
acétylant la chromatine................................................................................................. 44
3.4 – Les protéines capables d’induire des modifications post-traductionnelles au niveau
des histones.......................................................................................................................... 44
3.4.1 – Le code des histones et le code activateur.......................................................... 45
3.4.1.1 – Le code des histones...................................................................................... 45
3.4.1.2 – Différentes modifications post-traductionnelles au niveau des histones ...... 45
3.4.1.3 – Influence des modifications les unes sur les autres....................................... 46
3.4.1.4 – Le code des cofacteurs .................................................................................. 46
3.4.1.5 – Plateforme formée par différentes modifications post-traductionnelles au
niveau des histones....................................................................................................... 46
3.4.2 – Les protéines douées d’activité HAT (Histone Acétyl Transférase).................. 46
3.4.2.1 – Différents mécanismes tentent d’expliquer l’implication de protéines douées
d’activité HAT dans l’activation de la transcription .................................................... 47
3.4.2.2 – La superfamille GNATs (Gcn5-related acetyltransferases).......................... 49
3.4.2.2.1 – Structure de la superfamille GNAT ....................................................... 49
3.4.2.2.2 – GCN5 /PCAF ......................................................................................... 49
3.4.2.2.2.1 – yGcn5 .............................................................................................. 49
3.4.2.2.2.2 – GCN5 et PCAF................................................................................ 50
- 3 -3.4.2.2.2.2.1 – Fonctions communes à GCN5 et PCAF............................................ 51
3.4.2.2.2.2.2 – Fonctions spécifiques à PCAF .......................................................... 51
3.4.2.3 – p300/CBP ...................................................................................................... 52
3.4.2.3.1 – p300 et le contrôle du cycle cellulaire.................................................... 52
3.4.2.3.2 – p300 et l’apopotose ................................................................................ 52
3.4.2.3.3 – p300, un coactivateur transcriptionnel ................................................... 52
3.4.2.3.4 – Mécanismes proposés pour expliquer l’implication de p300 dans
l’activation de la transcription.................................................................................. 54
3.4.2.3.4.1 – p300 comme pont moléculaire ........................................................ 55
3.4.2.3.4.2 – p300, base pour l’assemblage de complexes multiprotéiques......... 56
3.4.2.3.4.3 – p300 régule la transcription grâce à son activité d’acétylation des
histones................................................................................................................. 56
3.4.2.3.4.4 – L’acétylation de certains facteurs de transcription par p300........... 56
3.4.2.3.5 – p300 comme intégrateur de signaux cellulaires ..................................... 57
3.4.2.4 – La famille MYST .......................................................................................... 57
3.4.2.4.1 – Les HAT TIP60 et Esa1 ......................................................................... 58
3.4.2.4.1.1 – TIP60 impliquée dans l’activation de la transcription par p53 ....... 58
3.4.2.4.1.2 – TIP60, coactivateur de la transcription ........................................... 59
3.4.2.4.1.3 – TIP60 et la réparation des cassures d’ADN .................................... 60
3.4.2.4.1.4 – Brève conclusion sur les protéines TIP60....................................... 60
3.4.2.4.2 – L’HAT MOF, membre de la famille MYST.......................................... 60
3.4.2.4.3 – Les protéines Sas2 et Sas3, membres de la famille MYST.................... 61
3.4.2.5 – Les protéines de la famille MYST, brève conclusion ................................... 61
3.4.2.6 – Equilibre entre les activités HAT et HDAC.................................................. 61
3.4.3 – Autres modifications covalentes au niveau de l’extrémité N-terminale des
histones............................................................................................................................. 62
3.4.3.1 – Phosphorylation des histones et activation de la transcription...................... 62
3.4.3.2 – Méthylation des histones............................................................................... 62
3.4.3.2.1 – Méthylation des histones et activation de la transcription ..................... 62
3.4.3.2.2 – Méthylation des histones et inhibition de la transcription...................... 63
3.4.3.3 – Ubiquitination des histones et activation de la transcription......................... 63
3.4.4 – Conséquences des modifications post-traductionnelles de l’extrémité
Nterminale des histones ...................................................................................................... 65
3.4.4.1 – Reconnaissance des modifications post-traductionnelles sur l’extrémité
Nterminale des histones .................................................................................................. 65
3.4.4.2 – Les modifications post-traductionnelles marquent différentes régions de la
chromatine.................................................................................................................... 66
4 – LES PROTEINES CAPABLES D’ACETYLER LES HISTONES SONT RETROUVEES
AU SEIN DE COMPLEXES MULTIPROTEIQUES............................................................. 68
4.1 – Association des protéines en complexes .................................................................... 68
4.2 – Les complexes NuA4 et TIP60................................................................................... 70
4.2.1 – Etudes fonctionnelles du complexe TIP60........................................................ 70
4.2.1.1 – Le complexe TIP60 et l’activation de la transcription .................................. 70
4.2.1.2 – Le complexe TIP60 et la réparation des cassures double-brin de l’ADN.... 71
4.2.2 – Etudes fonctionnelles du complexe NuA4 ......................................................... 71
4.2.2.1 – NuA4 et l’activation de la transcription 72
4.2.2.2 – NuA4 et la réparation des dommages à l’ADN............................................. 72
4.2.3 – Complexes NuA4 et TIP60 impliqués dans la transcription et la réparation des
cassures d’ADN................................................................................................................ 73
- 4 -4.3 – Le complexe Médiateur.............................................................................................. 73
4.3.1 – Structure des complexes de type Médiateur....................................................... 74
4.3.2 – Implication du complexe Médiateur dans l’activation de la transcription par
GAL4-VP16 ..................................................................................................................... 75
4.3.3 – Liaison des complexes Médiateur avec l’ARN polymérase II........................... 76
4.3.4 – Le complexe Médiateur et le complexe TFIID : Redondance ou synergie ? ..... 77
4.4 – Le complexe hTFIID.................................................................................................. 77
4.4.1 – TBP/TFIID ......................................................................................................... 77
4.4.1.1 – Structure et liaison à l’ADN.......................................................................... 77
4.4.1.2 – Fonctions de TBP.......................................................................................... 79
4.4.2 – Les Tafs .............................................................................................................. 80
4.4.2.1 – Structure en pseudonucléosomes .................................................................. 80
4.4.2.2 – Implication des TAFs dans la transcription................................................... 81
4.4.2.2.1 – Les TAFs, médiateurs de l’activation de la transcription....................... 81
4.4.2.2.2 – Mécanismes d’action proposés pour expliquer le rôle des TAFs dans
l’activation de la transcription.................................................................................. 81
4.4.2.2.3 – Modifications de la structure de la chromatine par les TAFs ................ 83
4.4.3 – Variabilité du complexe TFIID .......................................................................... 84
4.4.4 – Les TAFs sans TBP............................................................................................ 86
4.5 – Les complexes SAGA, TFTC/STAGA /PCAF........................................................... 86
4.5.1 – Le complexe de levure SAGA............................................................................ 86
4.5.1.1 – Composition et études structurales du complexe SAGA .............................. 86
4.5.1.2 – SAGA, coactivateur transcriptionnel ............................................................ 87
4.5.1.3 – Le complexe SAGA, doué d’activité HAT ................................................... 89
4.5.1.4 – Présentation de quelques sous-unités du complexe SAGA........................... 90
4.5.1.5 – Modularité des complexes SAGA................................................................. 90
4.5.1.6 – Action concertée des complexes SAGA/ complexe Mediateur et
SAGA/Swi/Snf............................................................................................................. 91
4.5.2 – Le complexe PCAF ............................................................................................ 92
4.5.3 –plexe STAGA (SPT3-TAF(II)31-GCN5L acetylase) ........................... 92
4.5.3.1 – Composition du complexe STAGA .............................................................. 92
4.5.3.2 – Fonctions du comp ................................................................... 93
4.5.4 – Le complexe TFTC............................................................................................. 93
4.5.4.1 – Caractérisation biochimique et structurale.................................................... 93
4.5.4.1.1 – La composition en protéines .................................................................. 94
4.5.4.1.2 – La structure du complexe TFTC ............................................................ 94
4.5.4.2 – Etudes fonctionnelles .................................................................................... 95
4.5.4.2.1 – Test de transcription in vitro 95
4.5.4.2.2 – Test HAT................................................................................................ 96
4.5.4.2.3 – TFTC, coactivateur de la transcription................................................... 96
4.5.4.2.4 – TFTC impliqué dans la réparation par excision de nucléotides............. 96
4.6 – Assemblage des protéines en complexes : brève discussion ..................................... 97
5 – FOCALISATION DU TRAVAIL DE THESE SUR L’ETUDE DE LA PROTEINE
hTRRAP (TRansformation/tRanscription-domain-Associated Protein).................................. 99
5.1 – Quelques informations sur la protéine hTRRAP...................................................... 99
5.2 – hTRRAP au sein de divers complexes multiprotéiques .......................................... 100
5.2.1 – hTRRAP dans les complexes TFTC, PCAF, STAGA ..................................... 102
- 5 -5.2.2 – hTRRAP dans le complexe TIP60 ................................................................... 102
5.2.3 – hTRRAP dans les complexes liés à c-myc ou à E1A....................................... 102
5.2.3.1 – c-myc, brève introduction ........................................................................... 102
5.2.3.2 – hTRRAP et les compyc ...................................................... 102
5.2.3.3 – L’oncoprotéine E1A, brève introduction .................................................... 103
5.2.3.4 – hTRRAP et les complexes liés à E1A......................................................... 103
5.2.4 – hTRRAP au sein de complexes doués ou dénués d’activités HATs ................ 103
5.3 – Fonctions associées à hTRRAP............................................................................... 104
5.3.1 – Coactivateur transcriptionnel 104
5.3.1.1 – Tra1 se lie directement à des activateurs transcriptionnels......................... 104
5.3.1.2 – La liaison de TRRAP à c-myc, E2F, p53 et aux récepteurs nucléaires....... 104
5.3.1.3 – TRRAP : un tremplin pour le recrutement des enzymes doués d’activité HAT
.................................................................................................................................... 104
5.3.2 – Régulation du cycle cellulaire .......................................................................... 105
5.3.3 – hTRRAP et la réparation de l’ADN ................................................................. 105
6 – COUPLAGE TRANSCRIPTION/REPARATION DES CASSURES DOUBLE-BRIN DE
L’ADN.... 107
6.1 – hTRRAP à l’interface de la transcription et de la réparation ................................ 107
6.2 – Réparation des cassures double-brin de l’ADN dans le contexte de la chromatine............. 107
6.2.1 – Implication des modifications post-traductionnelles dans la réparation des
cassures double-brin de l’ADN...................................................................................... 107
6.2.1.1 – La phosphorylation des histones est un marqueur de la réparation des.................................................................................. 108
6.2.1.2 – Acétylation des histones et réparation des cassures double-brin de l’ADN 109
6.2.1.3 – Combinaison de différentes modifications post-traductionnelles ............... 110
6.2.1.4 – Autres modifications de la structure de la chromatine impliquées dans la
réparation des cassures d’ADN 111
6.2.2 – Réparation des cassures double-brin de l’ADN par recombinaison homologue
(HR pour Homologous recombination).......................................................................... 113
6.2.3 – Réparation des cassures double-brin de l’ADN par « NHEJ » ....................... 114
6.2.4 – Les protéines impliquées dans la réparation des DSBs par NHEJ .................. 114
6.2.4.1 – Les protéines kinases au centre de la réparation des cassures double-brin de
l’ADN......................................................................................................................... 114
6.2.4.1.1 – Implication des DNA-PK dans la réparation par NHEJ....................... 115
6.2.4.1.2 – Implication d’ATM et ATR dans la réparation des cassures
doublesbrins de l’ADN...................................................................................................... 115
6.2.4.1.3 – ATM et hTRRAP ................................................................................. 117
6.2.4.2 – Le complexe Mre11/Rad50/NBS1 (MRN) ................................................. 117
6.2.4.2.1 – La protéine Mre11................................................................................ 119
6.2.4.2.2 – La protéine RAD50 .............................................................................. 120
6.2.4.2.3 – La protéine NBS1 120
6.2.4.2.4 – Implication du complexe MRN dans le processus de NHEJ, discussion
................................................................................................................................ 121
6.2.4.2.5 – MRN et le contrôle du cycle cellulaire................................................. 122
6.2.4.2.6 – Le complexe MRN, conclusion............................................................ 122
6.2.5 – La réparation des cassures double-brin, brève conclusion ............................... 122
- 6 -

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