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Pipier, Angélique. Etudes des G-quadruplexes : impact de la stabilisation par des ligands en tant qu'agents anti-cancéreux et identification des protéines associées régulant leur métabolisme

Pipier, Angélique (2020). Etudes des G-quadruplexes : impact de la stabilisation par des ligands en tant qu'agents anti-cancéreux et identification des protéines associées régulant leur métabolisme.

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Résumé en francais

Les G-quadruplexes (ou G4) sont des structures non canoniques des acides nucléiques formées à partir de séquences riches en guanines. Les G4 sont des structures stables, présentes sur l'ensemble du génome et qui peuvent adopter différentes conformations. La formation des G4 peut réguler, de façon positive ou négative, différents processus cellulaires tels que la transcription, la réplication, les transactions des ARN et les mécanismes mitochondriaux. L'ensemble de ces processus nécessite le recrutement de protéines capables de moduler la formation de ces structures. Certaines protéines, telles que les hélicases BLM, WRN ou DHX36, sont capables de dérouler les G4 alors que d'autres, comme la nucléoline (NCL), se lient aux G4 et les stabilisent. Enfin, des molécules capables de stabiliser les G4 appelées ligands de G4, peuvent impacter divers processus dans lesquels sont impliqués les G4 ; en particulier, ils peuvent entrainer la répression de l'expression d'oncogènes et mener à de l'instabilité génomique. Ainsi, les ligands de G4 sont considérés comme de potentiels agents anti-cancéreux. Mes travaux de thèses s'articulent autour de plusieurs problématiques concernant les G4 : 1/ l'amélioration des ligands de G4 et leur caractérisation ; 2/ le décryptage des mécanismes induisant de l'instabilité génomique suite à la stabilisation des G4 par des ligands ; 3/ l'identification des protéines capables de se lier aux G4 (ou GBP pour " G4 Binding Proteins "). Par des expériences biochimiques et biophysiques, j'ai participé à la caractérisation de ligands dérivés de porphyrine. Dans le cas du ligand AuMA, j'ai montré une augmentation à la fois de la capacité de stabilisation des G4 et de la spécificité envers les G4, par rapport à d'autres molécules dérivées de porphyrine. Cette molécule représente donc un meilleur potentiel thérapeutique que le TMPyP4, ligand largement étudié, dont elle est dérivée. J'ai également étudié l'instabilité génomique due à la stabilisation des G4 grâce à l'utilisation du ligand pyridostatine et du ligand CX5461, actuellement en phase II d'un essai clinique. Ces ligands induisent des cassures double brin de l'ADN (ou CDB) dépendantes de la transcription par l'ARN polymérase II et partiellement dues à la pause transcriptionnelle. Les CDB sont initiées par l'activité des Topoisomérases II, enzymes impliquées dans la résolution des stress topologiques de l'ADN dus à la transcription et à la réplication. Ces résultats montrent le rôle important de la transcription dans l'induction de l'instabilité génomique et ouvrent de nouvelles pistes thérapeutiques, dans le traitement de cancers dans lesquels ces protéines sont surexprimées ou par la combinaison avec d'autres chimiothérapies telles que l'étoposide afin d'en augmenter le potentiel cytotoxique. J'ai étudié les protéines se liant aux G4 grâce à des structures contraintes, bloquées dans une conformation particulière, en mettant au point un protocole de détection des GBP par des expériences de "Pull-Down" suivie d'une analyse par spectrométrie de masse. Ces résultats, validés par la liaison aux G4 de protéines déjà identifiées et caractérisées telles que WRN, DHX36 ou encore CNBP, ont permis l'identification de 425 GBP. Ainsi, j'ai mis en évidence de nouvelles GBP impliquées dans divers processus cellulaires tels que la réplication, la réparation de l'ADN, la transcription et le métabolisme des ARN. De façon annexe, l'étude de la protéine CNBP dans un modèle animal a permis de montrer que la régulation des G4 in vivo impacte la transcription et le développement embryonnaire, renforçant le rôle des G4 dans des organismes vivants. Mes travaux contribuent à étendre les connaissances sur les G4 et leurs ligands, particulièrement celles portant sur les mécanismes d'action des G4 pendant la transcription, et ouvrent de nouvelles perspectives thérapeutiques.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Gomez, Dennis
Ecole doctorale:Biologie, santé, biotechnologies (BSB)
laboratoire/Unité de recherche :Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale (IPBS), UMR 5089
Mots-clés libres :G-quadruplexes - Transcription - Topoisomérases - Interactions protéines/G4 - Ligands G4
Sujets :Sciences du vivant
Déposé le :27 Jan 2021 09:57