Ecole Doctorale de Cancérologie Master 2 de Physique Médicale PARIS XI (2006-2007) RB1:Bases de la Radiobiologie et de la Radioprotection Responsables:

Ecole Doctorale de CancérologieMaster 2 de Physique Médicale PARIS XI (2006-2007)

RB1:Bases de la Radiobiologie et de la RadioprotectionResponsables: J.M. COSSET-J. BOURHIS

RB1.9

Lésions radio-induites de l’ADN:Mécanismes de réparation

Inhibiteurs de la réparation

Dr. Dietrich AverbeckInstitut Curie-Section de Recherche

Laboratoire Raymo,nd LatarjetBâtiment 110

Centre Universitaire d’OrsayF-91405 ORSAY Cedex

Tél. 0169867188;FAX:0169869429E-Mail: [email protected]

Cours le Jeudi 2 Novembre 2006 9h00 à 12h30Faculté Kremlin Bicêtre,63 rue Gabriel Péri,94276 Kremlin Bicêtre, Salle Pinel

mailto:[email protected]


Matière vivante

Conséquences •Biologiques

•Environnementales•Sanitaires

Radiobiologie

Rayonnements

Ionisants Ultraviolets

Approches expérimentales et conceptuellesPhysique (rayonnements, dosimétrie); Chimie (chimie radicalaire);Biologie: (moléculaire, cellulaire, enzymologie, génotoxicologie, génétique, cancérologie)Médecine (radiothérapie, radiopathologie, radioprotection)

La radiobiologie vise à mieux comprendre l ’interaction de l ’irradiation avec la matière vivante et les conséquences biologiquesà court et long termes(létalité, altérations génétiques, cancer...)

Une meilleure connaissance dans ce domaine permet- une définition de la radiosensibilitéla radiosensibilité des cellules normales et tumorales, des tissus et des individus.

-une meilleure radioprotectionradioprotection

-une meilleure adaptation des doses de radiodiagnostic et de radiothérapie

RadiobiologieRadiobiologie

Expositions aux radiations

Régions d’une radioactivité naturelle élevée 50 à 100 mSv/an(Kerala (Indes), Brésil)

Radioactivité naturelle (France) 2,4 mSv/an

Montagne à 1500 m d ’altitude 3,6 mSv/an

Scanner 6 mSv /an

Domaine médicale 1 mSv/an

Vol Concorde Paris/New York 0,06 mSv per trajet

Centrales nucléaires en France 0,002mSv/an

Pollution par les essais aériens des années 60 0,005mSv/an (2001)

Pollution après Tchernobyl en Europe de l ’ouest 0,002 mSv/an(2001)

Une meilleure compréhension des mécanismes à la base des effetsdes radiations ionisantes peut aider à:

1. Trouver des agents chimiques qui modifient la réponse-- radioprotection des cellules normales-- radiosensibilisation des cellules tumorales

2. Définir la radiosensibilité intrinsèque des tumeurs-- pronostic-- protocole thérapeutique « individualisé »

3. Définir la radiosensibilité des individus-- exposition environnementale et protection-- détection d ’hétérozygotes pour des gènes de radiosensibilité (ataxie telangiectasie..)

Identification de l ’ADN comme cible importantede l‘ irradiation ionisante

- 60 désintégrations d ’I125 par noyau donnent 50% de survivants(iododéoxyuridine: analogue de base incorporé dans l ’ADN des chromosomes)

- 19600 désintégrations d ’I125 à la surface membranaire donnent 50% de survivants (concanavaline A iodinée)

On a déduit que l ’ADN est la cible la plus importantedes désintégrations radioactives

Le corps humain est constitué de milliards de cellules(en grande partie régulièrement renouvelées)

Tissus cellulaires

Cellule: unité de fonctions

Noyau avec lematériel génétique (ADN)

Noyau avec lematériel génétique (ADN)

mitochondrie

ADN en double hélice

L’ADN est le vecteur de l’information génétique:La séquence des nucléotides dans l’ADN ordonne (ou code)

la séquence des acides aminés dans les protéines

- L’ADN sert de matrice pour sa propre réplication

- Toutes les molécules d’ARN sont produites sur les matrices ADN

- Toutes les séquences protéiques sont déterminées par les matrices d’ARN

duplication

transcription

traduction

ADN

ARN

Protéine

sucre

phosphate

T A

G C

G C

T A

C

T

G

A

bases pyrimidiquesbases puriniques

5’

3’

ponts phosphodiester

désoxyribose (sucre)

Structure de l’ADN, vecteur de l’héréditéLes unités fonctionnelles de l’ADN, les gènes, sont définies par les séquences

des bases (T-A-G-C) sur les deux brins complémentaires.

2 nm

Dr. D. Averbeck, Inst. Curie/CNRS UMR2027,Orsay

Appariement de bases dans l ’ADN

ADN

chromosome

Rayonscosmiques

RayonsGamma

Rayons X

RadiationsUV

LumièreVisible

RadiationsInfrarouge

OndesRadio

Radiations solaires

UVC UVB UVA

100 280 320 400

longueurs d’onde (en nanomètres)

Radiationsabsorbées par l’ozone

Radiations ultraviolettes terrestres

(D ’après SAGE, CNRS / Curie 1997)

Spectre des ondes électromagnétiques

Radiations ionisantes

Carcinogenèse: processus multi-étape

Initiation Promotion Progression Cancer

Tumeur Métastases

Agents génotoxiques, UV,

RI, virus etc.

Dommagesde l’ADN

Mutations

Réparation de l’ADN

Instabilitégénétique

Sélectionclonale

Cellulesmalignes

Induction de gènes

Transduction des signaux

Dommages endogènes de l’ADN (selon E. Mullaart et al. Mutat. Res. 237,189-210 (1991))

Source Type de dommage Taux de lésions induites endogène par cellule et par jour

Température (37°) Cassures simple brin 20000- 40000Sites AP 10000Démination de la cytosine 100-300

Radicaux libres Dommages de bases (total) 10000

Metabolisme Dommages des sucres/bases 10- 4000Pontages ADN-protéine ?Pontages ADN/ADN ?Cassures simple et double brin ?

Dommages exogènes induits par des agents génotoxiques

Source Type de lésion Adduits induits/ cellule

Bain de soleil(1 h d’ exposition)

Dimères de thymine 60000 à 80000

Tabagisme(20 cigarettes/jour)

Adduits sur l’ADN(hydrocarburespolycycliques, B(a)P etc.)

100 à 2000

Travailleurs (fours àcharbon)(selon auteur et n° dejours)

benzo(a)pyrène diolépoxyde (BPDE)

400 à 70000

Travailleurs fonderie BPDE 300 à 6500

Radiations naturelles(bruit de fond:200 mrem/an)2,4 à 40 mSv

Ruptures simple brin 2/ an

Endogenous and exogenous DNA damage (adapted from E. Mullaart et al. Mutat. Res. 237,189-210 (1991))

Source Type of DNA damage Estimated number of lesionsEndogenous induced per cell and per day

body temperature single strand breaks 20 000- 40 000AP sites 10 000Deamination 100-300

Free radicals Base damage 10 000Metabolism Sugar, base damage, 10- 4 000

DNA- protein CL

ExogenousSun-bathing (1h) Thymine dimers 60 000-80 000

Smoking (20 cigarettes/day) DNA adducts of PAH 100-2 000

Coal power station BPDE 400-70 000

Natural radiation single strand breaks 2 per yearbackground (2.4-40 mSv/year)

D. Averbeck, Inst. Curie, UMR2027 CNRS, Orsay

Lésions endogènes dans l’ADN

Desamination de la cytosine Oxydation de la guanine

Dommage de base

Cassure simple brinCassure double brin et lésions complexes

Réponse aux agents génotoxiques (radiations etc.)

SignalisationInduction de gènesArrêt du cycle cellulaire

RéparationMort cellulaire

correcteincorrecte

Survie

Instabilité génétique

Carcinogenèse

Transformation cellulaire

Mutation

Dommages radio-induits dans l’ADN

Cassure simple brin (CSB)

Pontage ADN-protéine

Pontage intrabrin

Modification d’une base(oxydation, réarrangement, adduits)

Cassure double brin (CDB)Site abasique(apyrimidique ou apurique)

protéine

ADN

Lésions complexes et groupées, Dommages multiples localisés (LMDS)

H N

NH

O

O

C H 3

O HO HH

H N

NH

O

O

H

O HO HH

H N

NH

O

O

C H 3

HHH

Thymine glycol5,6-dihydro-thymine Uracile glycol

H N

NH

O

O

C H 3

O H

N

NH

N H 2

O

O H

H

H N

NH

O

O

O H

H

N

NH

N H 2

O

O H

O H

H N

NH

O

O

O H

O H

H2 N

NH

O

O

C H 3

HHH

N H 2

N H 2O

H O

H N

N

O

H2 N NH

HN

ON

N

N H 2

H NH

HN

ON

N

N H 2

H O NH

NH

N

N

N H 2

H N H 2

N H C H OH N

N

O

H2 N N H 2

N H C H O

5-hydroxy-5-méthyl-hydantoine

Uréeacide -ureidoisobutyrique 5-hydroxycytosine 5-hydroxyuracile

5,6-dihydroxy-cytosine

5,6-dihydroxyuracile

H N

NH

O

O H

C H 2O HH N

NH

O

O H

C H O

5-formyluracile5-hydroxyméthyl-uracile

8-oxoguanine2,6-diamino-4-hydroxy-5-formamidopyrimidine 8-oxoadénine 2-hydroxyadénine

4,6-diamino-5-formamidopyrimidine

Dommages oxydatifs de l ’ADN

HN

N

O

H2N NH

HN

O

H2N

O

N

N NH2

Dommages oxydatifs de la guanine

H2N

O

N

O NH2

NH2

N

N

O°

H2N NH

N

HN

N

O

H2N NH

N

Imidazolone

Oxazolone

Radical neutreoxydant

Guanine

H2O

O2

-H2O

NH

N

O

NH2NH

N

HN

N

O

H2N NH

N°

HN

N

O

H2N NH2

HN O

H

ReductionOxydation

HN

N

O

H2N NH

NCation radical

H2O/H+°OH

°OH

Radical neutrereducteur

............ dihydroguanine2,6-diamino-4-hydroxy-5-formamidopyrimidine

°

HO

OHH

(.....)

(ADN)

°

Test de comètes Noyaux de lymphocytes avant et après irradiation

Sans traitement + Fpg

Irradiation : 8 Gy 8 Gy + Fpg

Lymphocytes inclusdans 1% agarose

lame de verre

Lyse (Triton X-1002.5 M NaCl, pH10)

Noyau

Bases oxydées clivéespar Fpg et Nth

Séparation des brins d’ADN (300 mM NaOH, 10 mM Na2EDTA)

-Electrophorèse (0,6 V/cm, 1h )-Neutralisation, coloration avec DAPI-Analyse sous microscope de fluorescence

Lymphocyte

Les fragments de l’ADN forment la queuede la comète, dépendant du nombre de cassures et de dommages oxydatifs radioinduits.

Test de « comètes »

Fragmentation du matériel génétique (ADN) dans les noyaux

de cellules humaines après un stress génotoxique

Cellules non endommagées Cellules traitées par des rayons

Niveau de dommages oxydatifs (8-oxoG) dans le sang humain (lymphocytes)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

France Ireland Espagne Pays-Bas Angleterre

HommesFemmes

(D ’aprèsA.R. Collins, BioEssays 1999; 21:238-246)

Induction de dommages oxydatifs (cassures) dans l ’ADN de lymphocytes humains et protection

0

50

100

150

200

250

0 mM 0,03 mM 0,10 mM 0,30 mM

Placebovitamines

Superoxyde d ’hydrogène

(A.R. Collins, BioEssays 1999; 21:238-246)

Les lésions radio-induites dans l’ADNLes lésions radio-induites dans l’ADN

Radiationionisante O

HH

OH°

02-

eaq-

Effets directs (30-40%)par excitation/ionisation

Effets indirects (60-70%)par les radicaux libresde radiolyse de l’eau

CDB/LMDS

CSB

Pontages ADN/protéine

Bases modifiées (oxydées)

Sites abasiques (AP)

Pontages ADN/ADN

Adduits

(Chapman et al. Radiat. Res. 56,291-306,1973; Roots R., Okada S. J Biol Chem. 278,24428-24437,1975)

Dommages multiples localisés (LMDS)Dommages multiples localisés (LMDS)

t

Ba se s o xyd é e s C a ssure sim p le b rin

C a ssure d o ub le b rin

Rayons X ,

Dommages

oxydatifs

Cassure simple brin

Cassure double brin

Goodhead DT, IJRB 1994; 65: 7-17

Ward JF, IJRB 1994: 66:427-432

Dépôt d ’énergie par les électrons en fin de parcours ADN

Les dommages multiples localisés (LMDS) Les dommages multiples localisés (LMDS) sont définies comme deux ou plusieurs lésions formées dans l’ADN au niveau d’un ou deux tours de la double hélice à la fin du parcours des électrons radioinduitsradioinduits

Détection de CDB et de LMDS radioinduits dans les Détection de CDB et de LMDS radioinduits dans les cellules de mammifèrecellules de mammifère

Les CDB sont détectées par électrophorèse en champ pulsé (ECP) séparation de fragments d’ADN jusqu’à environ 8 Mégabases

Les dommages complexes ou LMDS contiennent plusieurs dommages oxydatifs et CSB très proches sur les brins d’ADN opposés. On connaît des N-glycosylases comme Fpg, Nth ou Nfo capables d’introduire une coupure aux sites oxydatifs. Les LMDS peuvent ainsi être transformés en cassures double brin additionnelles détectables par ECP.

Utilisant cette approche, plusieurs auteurs ont trouvé un nombre considérable de LMDS (3 à 4 fois plus que de CDB!) après irradiation à haut et même à faible TEL (Sutherland B et al. ,PNAS 2000; 97(1):103-108).

Après surexpression des N-glycosylases hNTH et hOGG1 dans les cellules de mammifère, les effets cytotoxiques de l’irradiation ionisante augmentent, ce qui est en accord avec l’induction de LMDS in vivo et leur transformabilité possible par les N-glycosylases en CDB létales (Yang et al.,DNA Repair.2006;5(1):1323-34).

Les effets létaux radio-induits sur les lymphoblastes TK Les effets létaux radio-induits sur les lymphoblastes TK humains augmentent quand l’activité des ADN glycosylases est humains augmentent quand l’activité des ADN glycosylases est

augmentéeaugmentée(Yang N et al. DNA Repair 5,2006;43-51)

Apparemment, l’incision des LMDS par les glycosylases augmente la létalité radioinduite. Par contre, l’inhibition de l’activité hOGG1 diminue la létalité.

La détection des LMDS dans les cellules humaines irradiées

Contrairement aux données de la littérature, en utilisant une méthodologie limitant les oxydations artefactuelles lors de la lyse cellulaire, nous avons mis en évidence relativement peu de ce type de lésions dans les cellules de mammifère après irradiation à faible et haut TEL.

-10

0

10

20

30

40

0 10 20 30 40

Dose (Gy)

FA

R (

%)

Fpg - DFO

Fpg + DFO

---> Les lésions groupées (LMDS) prédites consistent probablement majoritairement en CDB complexes avec des terminaisons oxydées; ces lésions complexes et hautement réfractaires à une réparation sont probablement plus létales que mutagènes.

LMDS artefactuelles

Véritables LMDS

Technique d’électrophorèse en champ pulsé (ECP)

Coloration

Cellules

Moule à blocs

Lyse de membranes cellulaires

Traitement enzymatique éventuel (Fpg / Nth)

Inclusion des blocs dans un gel d’agarose

Cellules incluses dans l’agarose

Électrophorèse

Schéma d ’une analyseIrradiation des cellules

(incubation post-radique à 37°C possible pour l ’étude de la réparation des

dommages)

Irradiation des blocs d ’agarose

Inclusion des cellules dans des blocs d ’agarose

Préparation des blocs d ’agarose

Traitement des blocs d ’agarose

(lyse des membranes cellulaires et éventuellement, traitement avec

une glycosylase ou endonucléase)

Électrophorèse

Analyse d ’image et quantification

Inclusion des blocs d ’agarose dans le gel d ’électrophorèse

Coloration du gel (BET)

Calculs de la FAR, la taille moyenne des fragments, la

fréquence des CDB Dose (Gy)

FAR (%)

Electrophorèse en champ pulséChr. Chr.0 10 20 30 40 Gy

HD FD0 10 20 30 40 Gy0

R2 = 0,9727

0

10

20

30

40

50

60

10 20 30 40

Dose (Gy)

FA

R (

%)

HD

Cassures double brin sont radioinduites linéairement avec la dose

(Résultats obtenus par électrophorèse en champ pulsé)

Visualisation des CDB radio-induites par les anticorps d’une protéine de réparation (Rad51) (vert) et de l’histone-H2AX (rouge) indicateur de CDB

(Aten JA Science. 2004 Jan 2;303(5654):92-5)

A: Rad51

B & C: Rad51 + -H2AX ; 30 min

D & E : Rad51 + -H2AX ; 60 min

Induction de CDB radioinduites par la phosphorylation de l’histone H2AX

(Rothkamm et Löbrich, PNAS 2003;100:5057-5062)

Dommages endogènes et radio-induits de l ’ADN

Dommages endogènes radio-induits/cellule/jour /Gy

Cassures simple brin 10 000 à 55 000 1000

Pertes de bases 12 600 ?

Dommages de bases 3 200 2000

Cassures double brin 8 40

Pontages ADN/ADN 8 30

Pontages ADN/protéine quelques-unes 150

Lésions multiples localisées (LMDS) quelques-unes? ?

(selon Burkart W et al. CR Acad Sci III 1999; 322:89-101; Ward JF Prog Nucl Acdids Res Mol Biol. 1988; 35: 95-125)

Les lésions de l’ADN

Ce sont des modifications accidentelles ou provoquées qui aboutissent à une anomalie de la constitution physique ou chimique de l’ADN

5 grandes classes de modifications:

• Modifications des 2-désoxyriboses de l’ADN (par arrachement d’atome d’hydrogène par les radicaux *OH)

---> cassures simple et double brin (CSB, CDB), sites abasiques oxydés (2’-désoxyribonolactone)

(formation de pontages avec Endo III,Fpg,Neil1, Pol beta, voir Barker et al. 2005)

• Modifications des bases (environ 70) (seulement 8 détectées dans l’ADN cellulaire, voir Cadet et al.Free Radic Biol Med 33,441-449, 2002)

• Pontages ADN - protéines (8-oxo dGuo/lysine de la protéine MutY, HickersonR.P. et al. 1999, Barker S. et al. 2005)

• Adduits exocycliques entre les bases de l’ADN et des aldéhydes ---> Pontages intra-et interbrins ? (P. Regulus et al. 2006, in press)

Radiolésions Nombre de lésions/109 bases/Gy

Diols de thymine 97

FapyGuo 39

5-HmdURD 29

5-FordUrd 22

8-oxo-dGuo 20

FapydAdo 5

8-oxo-dAdo 3

5-OH-dUrd <0,2

Radiolésions formées dans l’ADN de monocytes humains (THP1) après irradiation selon Pouget et al.Radiat. Res,

(1) base endommagée (2) site abasique (3) cassure simple brin (CSB)sucre endommagé

(4) site alcali-labile (5) pontage intra-brindimère (TT,CT,CC)

(6) pontage inter-brinspontages P-P ou Py-Py

(7) bases endommagéessur les deux brins

(8) bases endommagéeset cassure simple brin en face

(8) cassure double brin (CDB)et/ou dommages multiples localisés (“LMDS”)

Lésions de l’ADN radioinduites

Photoréactions des rayons ultraviolets avec l’ADNRadiation Chromophores Réaction Photoproduits

240

280

320

360

400

UVC

UVB

UVA

visible

ADN

Agents Sphoto-dynamiques 1S

- exogènes (psoralènes)

Agents Sphoto-dynamiques 1S

- exogènes (psoralènes)

Dimérisation - Py-Py dimères,- produits 6-4,- isomères Dewar

Type IType I

Type IIType II

Modificationsde bases, CSBOxydations debasesPontagesADN-Protéines

C4-adduitsPso<>Pyr

1O2

O2-

Fe3+OH°

3S

S*

H2O2

Photoproduits induits par les rayons UVB

Photolésions (nombre/ 109 bases) induites par UVB et UVAdans les cellules de hamster chinois CHO

Dommages oxydatifs induits par les rayonnements UVA et gammadans les monocytes humains

a) HPLC-ECD b) HPLC/GC-MS c) test de comètes

Radiation solaire Radiation ionisante Pollution chimique

Endommagement de l’ADN:Métabolisme oxydatif ----> cassures simple brin et lésions oxydatives

Soleil ---> Dimères de pyrimidines, lésions oxydatives, cassures simple brin

Radiation ionisante ----> dommages multiples sur tous les composants de l’ADN (cassures simple et double brin, dommages de bases, pontages intra-et interbrins, pontages ADN-protéine)

Agents chimiques ---> formation d’ adduits et de pontages ADN-ADN et ADN-protéinesDr. D. Averbeck, Inst. Curie/CNRS UMR2027,Orsay

Interaction des radiations ionisantes avec l’ADN Interaction des radiations ionisantes avec l’ADN et conséquences biologiqueset conséquences biologiques

Radiation ionisante

Effets:- directs- indirects Réparation

de l’ADN

Létalité

SurvieMutations

Sig

nal

isat

ion

des

dom

mag

esDommages

membranaires et cytoplasmiques

Dommages de l’ADN

GénomeGénome intact

Cancer

Arrêt du cycle cellulaire

Contrôle de l’intégrité de l’ADN

L’état de l ’ADN est constamment contrôlé à la fois en vue:• de la réplication• du repérage des lésions

Quand une lésion est repérée, des signaux sont émis afin de mobiliser les systèmes enzymatiques de réparation.

Au moment où les ADN polymérases rencontrent la lésion, les stratégies réplicatives sont modifiées pour permettre la réparation et/ou le dépassement de cette lésion (par synthèse translésionnelle).

Certaines systèmes de réparation fonctionnent de concert avec l’activitéde l’ADN (ex.: l’excision de nucléotides couplé à la transcription)

Fourche de réplicationde l ’ADN


Voies de signalisation

Dommage de l ’ADN

Signalisation

Arrêt du cycle Réparation Apoptose

ApoptoseIrradiation

ATM

p53

Ph

ase

d’i

nd

uct

ion

Ph

ase

d’e

xécu

tion Mitochondrie

Caspases

Clivages de PARP, DNA-PKcs, ICAD-----> Fragmentation de l’ADN

Sphingomyéline Céramide SphingosineSphingosine-1-phosphate

ERK

Survie cellulaire

SAPK/JNKSphingosine kinase

PKC

SMase

Bakkenist CJ et Kastan MB, Cell 2004;118:9-17

Signalisation par la protéine ATMSignalisation par la protéine ATM

Détecteurs

Transmetteurs

Effecteurs

Effets

TT

RIUV

Bloc de réplication

ATR/ ATM

CHK1 CHK2 p53 BRCA1

Nbs1Rad50Mre11

Arrêt G2/M Arrêt G1/S Apoptose Réparation /Arrêt du cycle

P

P

PPPP

Rad50Nbs1

Mre11XPC-HR23AB

Rad1

Rad9

Hus1

Rad17

CDB

CDB compl.

TopBP1

Pol

HR NHEJ

Ku70/80DNA-PKcs

XPE

S. pombe S. cerevisiae H. sapiens

Cds1

=Chk2

Chk1Rad53

=Chk2

Chk1

Dommages en G2 Dommages intra-S

Dommages en G2 Dommages intra-S

Chk2

Chk1

Rad3 Mec1

BRCA1 ?

ATMM/R/N

Senseurs

Claspin?

ATRATRIP

Chk2

Senseurs

Arrêt du cycle

Senseurs

Mrc1 Crb2

Senseurs

Rad9Mrc1

Cassuresdouble-brin

Autres types de dommages

Dommages

Senseurs

Médiateurs

Effecteurs

Arrêt du cycle Arrêt du cycle

(Melo J, Toczyski D, Curr Opin Cell Biol 2002 14(2):237-245)

Dommage de l ’ADN

Arrêt du cycleet réparation

Dommagesde l ’ADN réparés

Cancérogénèseaugmentée

Endommagement de l ’ADN

excessif

Progression du cycle cellulaire

Instabilité génomique

Cellules normales

APOPTOSE

Sélection clonale des cellulesrésistantes à l ’apoptose

Réponse aux radiations et aux stress oxydatifs



RB1.9










1. Réversion in situ du dommage.2. Excision de dommagesa) Réparation des mésappariements b) Excision de bases modifiées• Action spécifique de DNA-N-glycosylases sur un type de lésion (base altérée)• Réparation des CSB (intervention de PARP1)

3. Excision de nucléotides modifiés

4. Réparation post-réplicative par recombinaison (homologue)

réplication brèche incorporation réparation

ouCSB

PARP1

5. Réparation par recombinaison homologue(échange entre deux brins des deux ADN)

6. Réparation par religation non-homologue(après façonnage ligation avec perte du matérial. Ligation avec délétion)

CDB

CDB

Stratégies de la réparation

Réparation de l’ADN par réversion du dommage

méthyl O6 GuaG TT

3’-OHdimère de pyrimidine

élimination du méthyl par O6-méthyltransférase

réversion par la photolyase ( chez les marsupiaux)

réversion par l’ADN ligase I

cassure simple brin

ADN reconstitué

G TT

3’ 3’ 3’5’ 5’ 5’5’ 5’ 5’3’ 3’ 3’


Réparation des photolésions induites dans la peau par les rayons ultraviolets (UVB)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100 Fluorescence %

(D ’après H. Stege et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000; 97:1790-1795)

Témoin 2MED UV 1 min 5 min 30 min

Réparation de dommages induits dans la peau par le soleil: application d’une crème contenant des protéines (photolyases)

capables d’effectuer la réparation des photolésions dans l’ADN

Crème après-soleil Réparation

Ligation des cassures simple brin avec 3’-OH et 5’-P terminipar l’ADN-ligase

OH PO

O-O-

O

5’

5’

5’

3’ 5’

3’

3’

3’

O

O-

P

O

O

ADN-ligase,NAD ou ATP

+ AMP + nicotinamide mononucléotide ou Phosphodiphosphate

Reconstitution de l’intégrité de la structure de l’ADN

Reconnaissance de la base mal appariée

Elimination de la base mal appariée

Synthèse de réparation par l’action d’une polymérase

Action de l ’ ADN ligase IV

Protéines:hMutScomplexe(hMSH2/hMSH6)

hMLH1/hPMS1

PCNA, RPA, RFC, FEN1

Réparation de bases mal appariées

(60% des cancers héréditaires colorectaux non polyposiques sont liés aux mutationsde hMSH2, 35% des cancers du colon sont liés aux mutations dehMLH1)

(Friedberg 2003)

Excision de bases

Base endommagée

AP endonucléase

ADN glycosylases

Synthèse par pol ou pol+ PCNA+ FEN

ADN ligase I ouADN ligase III/XRCC1

ADN réparé

1. reconnaissance

2. excision

3. remplissage

4. reconstitutionde l’ADN


Base endommagée

Remplissage des brèches

Pol 1à 2 nt ) activité dRpase Pol , pol / (2 à 8 nt ) + FEN-1 + PCNA

AP Lyase / endonucléase hAP1

LigationADN ligase III/XRCC1 ADN ligase III/XRCC1

ADN reconstitué

CSB

XRCC1/Lig III

PNK

XRCC1/Lig III

ADN-glycosylases (Ogg1,Fpg)

ADN ligase I

PARP1

PARP1

site AP

Excision de bases

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0h 6h 24h 48h 72h 96h

individu A

individu B

individu C

Inde

x d

e fr

agm

enta

tion

de

l ’A

DN

(U

A)

Temps

Induction de cassures dans l ’ADN de lymphocytes humains révéléepar le TEST des Comètes après une activité physique exagérée (tapis roulant)

(d ’après A. Hartmann et al Mutagenesis 1994;9:269-272)

Excision de nucléotides

Réparation normale (avec XPC/ hHR23B)

Reconnaissance et séparation des brins (TFIIH/ XPA/RPA/XPB/XPD)

Incision et excision de la lésion avecciseaux moléculaires (ERCC1/XPF + XPG)

Remplissage par une synthèse réparatrice par Pol/

Reconstitution de l’intégrité de l’ADN par l’ADN ligase 1

TT

TT

TT

Réparation d’urgence Réparation couplée à la transcription (TCR)

(avec RNAPol II /CS-B)


XPC/hHR23B

CS A, CS B, XPG(?)

RNAPol II

Réparation globaleRéparation couplée

à la transcription

TFIIHXPA RPA

TFIIH XPA

RPAXPB XPD

Reconnaissance de la lésion etséparation des brins d’ADN

5’ 3’

ERCC1/XP-F XPG

3’ 5’

Incision de deux côtés de la lésion

Excision de l’oligonucléotideportant la lésion, synthèse et ligation

Synthèse réparatrice Ligation par l’ADN ligase I

Pol/PCNA

3’3’

3’3’5’

5’5’

5’

XPA XPE

incision 5’ incision 3’

Lésion

NER

(en rouge: facteurs liés aux phénotypes de vieillissement )

Réparation par excision de nucléotide (NER): GG-NER et TCR-NER

Colocalisation de protéines d’excision de nucléotides aprèsune irradiation UV à travers une grille

(selon Gillet LCJ,Schärer OD. Chem.Rev.2006;106:253-276)

(visualisation par des anticorps dimères ou XPA ou XPC spécifiques)

Variabilité individuelle des capacités de réparation de photolésions (dimères) chez 13 volontaires après exposition

à 40mJ/cm2 d’irradiation solaire simulée(selon G. Xu et al. Mutation Res. 2000;459: 195-202)

1 3 5 7 9 11 130

102030405060708090

100

1 3 5 7 9 11 13

0 h24 h48 h

Photolésionsrésiduelles(%)

Temps de réparation


Diminution de la capacité de réparation avec l’âge

• Diminution de 0,62% par an de la capacité de réparation dans les lymphocytes humains in vitro(selon Q. Wei et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1993; 90: 1614-1618 et S.I. Moriwaki et al. Mutat. Res. 1996; 364: 117-123) Capacité de réparation diminuée dans certains cancers:- Carcinome basocellulaire (J. Alcalay et al. J. Invest. Dermatol. 1990; 95: 506-509)- Cancer du poumon (D. Li et al. Cancer Res. 1996; 56: 3638-3641 et Q. Wei et al. Cancer Res. 1996; 56: 4103-4107).- Cancer du colon ( R. W. Pero et al. J. Natl. Cancer Inst. 1993; 70: 867-875)- Cancer du sein (E. Kavas et al. Eur. J. Cancer Clin. Oncol. 1986; 22: 863-869)


Réparation d’une CDB par recombinaison homologueRI

CDB

Invasion etéchange de brins

Ligation parLigase I

Façonnage et recherched’homologie

hRad52

Recombinaison homologue entreles deux ADN

Reconnaissance

Reconstitution fidèle de l’ADN

Ligation

5’ 3’3’ 5’

5’ 3’3’ 5’

hRad51Rad50/Mre11/Nbs1 complexe

ADN homologue

Dommage

Réparation des CDB par recombinaison homologue

(Schultz N. et al. Nucl Acids Res. 231(17)(2003),4959-4964)

Induction et réparation de CDB radioinduites


A: MRC-5 fibroblastesB: 180 BR fibroblastes: déficients dans la réparation (ligase IV)

Induction et réparation de CDB après des faibles doses de rayons X

Absence de réparation à très faible dose (1,2 mGy)


Cellules CHO-K1Cellules CHO-K1

R2 = 0,9727

R2 = 0,9864

0

10

20

30

40

50

60

10 20 30 40

Dose (Gy)

FA

R (

%)

LDRHDR

Mutant xrs-6Mutant xrs-6

R2 = 0,9922

R2 = 0,9478

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40

Dose (Gy)

FA

R (

%)

LDR

HDR

L’effet du débit de dose sur l’induction de CDB dans les cellules de mammifère implique une réparation

par religation non homologue (‘NHEJ’)

Irradiation gamma:LDR: faible débit (0.05 Gy/min)HDR: haut débit (3.5 Gy/min)

En prenant l ’activation de H2AX (phosphorylation par ATM) comme indicateur des CDB radio-induites, les auteurs montrent qu ’à très faible débit de dose (94 mGy/h), les CDB ne sont pas réparées car elles ne sont pas reconnues par les protéines détectrices (MRE11-RAD50-NBS1) à cause d’ un défaut dans l ’activation d ’ATM.

Absence de signalisation des CDB à très faible débit Absence de signalisation des CDB à très faible débit de dose de dose

Su

rvie

Ind

. -H

2AX

Dose (Gy) Dose (Gy)

----> Comme dans le cas des faibles doses, un seuil de débit de dose

semble exister pour la signalisation par ATM et pour la réparation .

selon Collis et al. JBC 2004, Sept 14selon Collis et al. JBC 2004, Sept 14

Stratégies pour la réparation non fidèle des dommages ou leur tolérance

1. La religation non homologue des cassures double brin. (« non homologous end-joining= NHEJ »)

Soudure des ruptures de l’ADN après façonnage et stabilisation par des protéines permettant à une ligase la religation. Ce processus n’est pas fidèle mais est efficace pour assurer la survie cellulaire après irradiation. Par exemple, ce processus permet la réparation de cassures double brin radioinduites pendant une irradiation à faible débit de dose.

2. La synthèse de l’ADN translésionnelle. Grâce à des protéines ignorant plus ou moins la présence des lésions une synthèse d ’ADN peut avoir lieu. Dépendant de la performance des protéines impliquées dans la polymérisation de l’ADN (les polymérases ou ) la synthèse de l’ADN est assez fidèle (polymérase ou non fidèle (polymérase .

Les patients atteints de la maladie Xeroderma pigmentosum variant prédisposant au cancer de la peau induit par le soleil sont porteurs d’une protéine polymérase altérée. Il en résulte une hypermutabilité conduisant aux cancers multiples.

lésion

synthèsemutation


Réparation de CDB par religation non homologue (NHEJ)

DSBReconnaissance

DNA-PK Ku70/80

Alignement

DNA ligase IV /XRCC4

Ligation

5’5’3’

3’

Radiation ionisante

Recrutement etfaçonnage

Reconstitution non fidèle de l’ADN

Artemis

Cernunos/XLF

Religation (suture) non homologue‘Non-homologous end-joining (NHEJ)’(selon SJ. Collis et al. Oncogène 2004)

Réparation des CDB par religation non-homologue (NHEJ)

Wild-type

scid

Dose rayons X (Gy)

Fra

ctio

n d

e su

rviv

ants

Urushibara A et al. Biochem. Biophys.Res. Commun. 313(2004)1037-1043

Rothkamm K. et al. 2004

Cellules CHO

Temps d’incubation (min) Temps d’incubation (min)

100

80

60

40

20

00 100 200 300

Lymphoblastescellules temoinsBRCA1 +/-BRCA2+/-p53+/-ATM-/-

Cinétiques de réparation des CDB radioinduites

Urushibara A et al. Biochem. Biophys.Res. Commun. 313(2004)1037-1043

Aberrations chromosomiques complexes après irradiation

Signalisation de la présence de dommages----> par des protéines comme ATM, ATR.Reconnaissance des dommages----> par les glycosylases (dommages oxydatifs), les protéines XPA, XPE (nucléotides), les protéines PARP, hRad52, Ku 70/80 et la DNA-PKcs (CSB et CDB )

Stratégies de la réparation de lésions radio-induites et tolérance des lésions

Systèmes Activité Fidélité Réversion du dommage religation des CSB réparation fidèle-------------------------------------------------------------------------------------------------------------Excision de bases dommages oxydatifs, CSB réparation fidèle-------------------------------------------------------------------------------------------------------------Réparation des mésappariements réparation des de bases erreurs réplicatives réparation fidèle-------------------------------------------------------------------------------------------------------------Excision de nucléotides dimères Py-Py et adduits réparation fidèle-------------------------------------------------------------------------------------------------------------Recombinaison homologue CDB, pontages,“LMDS”? réparation fidèle-------------------------------------------------------------------------------------------------------------Religation non homologue (“NHEJ”) CDB et “LMDS” réparation réparation infidèleinfidèle--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Synthèse translésionnelle, tolérance de la lésion ou “Bypass” (dommages de bases et adduits):Synthèse translésionnelle, tolérance de la lésion ou “Bypass” (dommages de bases et adduits):----> réparation fidèle ou infidèle ----> réparation fidèle ou infidèle dépendant de la lésion et de la polymérase impliquée ( ou )

1. Réversion directe de certaines cassures simples brin par une enzyme, la ligase I.

2. Réparation des bases mal appariées : élimination de ces bases et insertion de bases correctes par un processus multienzymatique.

3. Excision de bases modifiées et réparation des cassures simple brin (BER): - élimination par excision enzymatique des bases par des glycosylases et des endonucléases (Fpg, Nth,Nfo,Ape1, Ogg1) - réparation de sites abasiques - reconnaissance enzymatique (par la Poly(ADP-ribosyl) transférase, PARP) et réparation des cassures simple brin: après façonnage des brins, insertion de nucléotides corrects (1 à 5) et ligation des brins

4. Excision de nucléotides: système très spécialisé dans l’excision des lésions encombrantes (glycols de thymine, dimères etc.) peu souvent induites après irradiation ionisante.

Systèmes de réparation des radiolésions (1)(voir Averbeck D. Cancer/Radiothérapie 2000;4:1-20)

Systèmes de réparation des radiolésions (2)

5. Réparation des cassures double brin (CDB) par recombinaison homologue: système fidèle nécessitant la présence de l’ADN homologue, donc dépendant de la phase du cycle cellulaire. La réparation implique (1) une reconnaissance des CDB par un complexe protéique (Mre11 Rad50,Nbs1) (2) une recherche d’ADN homologue (Rad51, Rad52) (3) un échange de brins d’ADN (4) une résolution des jonctions (résolvase, polymérase) (5) une ligation des brins par la ligase I

6. Réparation des cassures double brin (CDB) par religation non homologue: système de réparation souvent fautif car il implique une religation de brins endommagés après un façonnage. La réparation implique

(1) une reconnaissance des CDB par des protéines (Ku70/80, DNA-PKcs) (2) un façonnage (3) une ligation des brins par des enzymes (XRCC4 and ligase IV)

Réparation des dommages radioinduits de l ’ADNADN endommagéRadiations ionisantes

Reconnaissance du dommageet signalisation

(ATM/ATR/PARP/p53/BRCA1/BRCA2)

Réparation desmésappariements

Excision de bases Excision de nucléotides

Recombinaisonhomologue

Religation non homologue

Synthèsetranslésionnelle

hREV3hRAD30

hMLH1hMSH2

hOGG1,hNTHHAP1, Pol,XRCC1LIG3

XPA, B,C, D,XPE, F, GCSA, CSB

hRAD50/MRE11/NBS1hRAD51hRAD52hRAD54XRCC2XRCC3

XRCC5 (KU86)XRCC6 (KU70)XRCC7 (DNA-PK)XRCC4LIG4

Tolérance du dommage par synthèse translésionnelle (voir également: Lehmann AR, Exp. Cell Res. 2006;312:2673-2676)

agent génotoxique (UV,RI) TT

dommage de l’ADN

blocage de la réplication normale de l’ADN

synthèse translésionnellePol Pol

TT

TT TT

AA AC

5’ 3’

5’ 3’

fidèle fautive

3’

3’5’

5’


Quelques déficiences de la réparation de l’ADN chez l’homme

Gènes XP (xeroderma pigmentosum) : groupes de

complémentation XP-A-D, F et G

- hypersensibilité aux rayons ultraviolets

- hypermutabilité après exposition aux rayons ultraviolets

- affectent la réparation par excision de nucléotides

- prédisposition pour les cancers de la peau

Certains gènes de réparation mutés chez les patients atteints de syndromes d ’hypersensibilité à divers agents génotoxiques

prédisposent au cancer (1)



Gènes CS (Cockayne) et TTD (trichothiodystrophie)- hypersensibilité aux rayons ultraviolets- affectent la réparation par excision de nucléotides- syndromes de transcription (les sous-unités du facteur de transcription TFIIH sont affectées)- absence de prédisposition pour les cancers de la peau

Gènes MSH2 et MLH1- affectent la réparation des mesappariements de bases- prédisposition pour le cancer non-polyposique du colon

Gène BLM (syndrome de Bloom)- affecte l ’action hélicase (impliqué dans la réparation)- instabilité chromosomique et génétique



Gène ATM (Ataxia telangectasia) (MF. Lavin et al. 1995, Bay et al. 2000)- hypersensibilité aux rayons gamma- affecte la réparation des CDB à faible débit de dose- affecte la progression dans le cycle cellulaire après irradiation gamma- affecte la phosphoinositidyl 3-kinase- prédispose aux cancers (leucémies et lymphomes)- en condition hétérozygote (prédisposition pour le développement de cancers du sein)

Gène FANCC (Anémie de Fanconi)- hypersensibilité aux agents pontants- instabilité chromosomique- affecte la réparation des pontages intra -et interbrin

Réponses aux agents génotoxiques

Activités cellulaireset agents chimiquesendogènes

Radiationsultraviolettes

Agents chimiques

Sites AP, CS, (CDB)dommages oxydatifsbases modifiées,erreurs replicatifs

Sites AP,CSB,CDB,dommages oxydatifs,bases modifiées, LMDS, pontages

PP dimères,bases modifiéespontages

Adduits,cassures,pontages

Dommages supportables Dommages excessifs

Signalisation Signalisation

Arrêt du cycle Stress Réparation MutationsAberrations chrom.

Voie de l’apoptose

Transformation Mort cellulaireSurvie cellulaire normale

Rép. fautive

Radiationsionisantes

DOMMAGES DE L ’ADN - MÉCANISMES DE RÉPARATIONCONSÉQUENCES DES DOMMAGES



RB1.9










Pourquoi s’intéresse-t-on aux inhibiteurs de la réparation?

Les radiations ionisantes, les agents chimiothérapeutiques et les rayons ultraviolets sontcapables d’empêcher la division cellulaire par l’induction de lésions dans l’ADN.

La radiothérapie et la chimiothérapie visent l’élimination des cellules cancéreuses.

Quelques tumeurs s’avèrent résistantes contre ces traitements à cause d’une capacité deréparation plus élevée. Il est donc nécessaire d’inhiber cette réparation.

Il est important de mieux comprendre le mode d’action de chaque système deréparation de l’ADN et les possibilités d’inhibition afin d’améliorer l’efficacité destraitements anticancéreux.

Inhibition de la réparation de l’ADN est possible à différents niveaux (1)

A. Apport des précurseurs nucléotidiques pour combler les brèches apparues pendant la réparation:- de mésapariements de bases après reconnaissance par des protéines MutS,MutL,PCNA etc. et excsion de la base mésappariée par EXO1 et d’autres facteurs enzymatiques ----> puis synthèse par la polymérase delta + PCNA +RPA

- par excision des dommages de bases (oxydées ou non) par des ADN glycosylases spécifiques et/ou des AP endonucléases ---> puis synthèse par la polymérase beta ou delta + PCNA + FEN

- par excision de nucléotides par les endonucléases ERCC1/XPF et XPG ---> puis synthèse par les polymérases delta ou epsilon

- par recombinaison homologue après reconnaissance et/ou façonnage du CDB par le complexe Rad50/Mre11/NBS1(Xrs2) avec l’intervention de rad52 et rad52 ----> puis synthèse par une polymérase

- par religation non homologue (NHEJ) après reconnaissance du CDB avec l’intervention de Ku70/Ku80 et DNA-PKcs ----> puis synthèse par une polymérase

Inhibition de la réparation de l’ADN est possible à différents niveaux (2)

B. Inhibition des enzymes impliquées dans la réparation de l’ADN:

--Methyl transférase (O6-alkylguanine DNA méthyl transférase: inhibition par l’ O6 --Benzylguanine (essais cliniques en phase I sur patients atteints de lezucémies lymphoïdes chroniques). L’ O6 -benzylguanine est particumièrement active en jonction avec des traitements par des alkylants nitorosourés comme le BCNU.

-- Polymérases (alpha, beta) par l’aphidicoline et la didéoxythymidine (dThTTD)

-- PARP-1 par le 3-aminobenzamide et d’autres dérivés

-- Protéine kinases (phosphoinositydil 3 kinases P3K): ATM, ATR et DNA-PKcs par la wortmannine, la caféine, etc.

Hydrolyse de liaisons N-glycosidiques

Différentes classes d’inhibiteurs de la réparation de l’ADN

1. Inhibiteurs de la production de précurseurs de la synthèse d’ADN (hydroxyurée: inhibiteurde la ribonucléotide réductase, enzyme impliquée dans la transformation de ribonucléotidesen désoxyribonucléotides) :

utilisation dans la thérapie de leucémies myéloïdes, dans la radiothérapie de cancersORL, gliomes malins et cancers du col de l’utérus. Utilisation seule ou en combinaisonavec un traitement par des analogues de nucléosides.

2. Inhibiteurs de polymérases indirects: ara C, ara A , dThTTD etc., direct: aphidicolineaddition de faux précurseurs analogues halogénés de bases : 5-fluorouracile, etc.Fluoropyrimidines (5-fluorouracile (5-FU), fluorodésoxyuridine (FdU ou FUdR),bromodésoxyuridine (BrdU), iododésoxyuridine (IU)Difluorodésoxycytidine (Gemcitabine)Fludarabine (analogue d’adénine arabinoside)

Cellules MCL-5après Rayons gamma

Formation de cassures

(F.L. Martins et al.Mutat Res. 445(1999)21

Excision de nucléotides

Gemcitabine(2 ’,2 ’-difluoro2 ’-désoxycytidine ou dFdC)

(selon Pauwels B et al. , The Oncologist 2005)

3. Inhibiteurs de la production d’énergie: paracétamol, arsénate, didéoxyglucose, novobiocine

4. Inhibiteurs de certaines étapes de la réparation:inhibition assez spécifique : la réparation par excision de bases:inhibition de la poly (ADP-ribose)polymérase (PARP-1) par le 3 -aminobenzamide, la réparation par excision de nucléotides : inhibition de l’étape de synthèse réparatrice(UDS) de l’ADN dans la réparation par excision de nucléotides: par l’aphidicoline, uninhibiteur assez spécifique de la polymérase

Différentes classes d’inhibiteurs de la réparation de l’ADN (suite)

Rôle de la PARP-1dans la réparation des CSB

Structure de la PARP

(Jagtap P, Szabo C. Nature RevDrug Discovery 4 May 2005:421-440)

(Kim MY, Zhang T, Kraus WL Genes Dev 2005 ;19(17):1951-1967)

Régulation et signalisationPARP-1 automodification, Catabolisme, NAD+ métabolisme

Biologie moléculaire et cellulaire Détection des CSB de l’ADN et réparation Voie métabolique de l’apoptose, Structure de la chromatine, Transcription Fonction dans la mitose

Physiologie et PathophysiologieMaintien du génome, Carcinogenèse, VieillissementRéponses inflammatoires, Fonctions neuronales

Rôles de la PARP

Inhibiteurs de la PARP (selon Martin NMN, J PhotochemPhotobiol 2001;63:162-170)

Religation non homologue(« non homologous end-joining » (NHEJ)(selon M. Christmann et al. Toxicology, 2003)

Inhibiteurs de phosphoinositydil 3 kinases

Inhibition moins spécifique:

Inhibition de la réparation des cassures double brin par religation non homologue: inhibitionnon sélective de certaines sérines/thréonines kinases comme la DNA PKcs et l’ATM par lawortmannine et le composé LY294002 : sur des cellules tumorales ces composés augmententla radiosensibilité et on cherche actuellement dans cette famille d’inhibiteurs des analoguesencore plus spécifiques.Il existe un autre inhibiteur plus faible, la caféine, ainsi que d’autres analogues de la xanthinecomme la pentoxifylline. La caféine sensibilise après irradiation X et gamma par uneinhibition de la phosphorylation de la protéine p53 (gardienne du génome) en position Ser 15normalement médiée par ATM et ATR. Par contre, l’action de la DNA-PKcs n’est pas inhibéepar la caféine.

Wortmannin inhibits repair of DNA double-strand breaks in irradiated normal human cells

(R. Okayasu et al. Radiat. Res. 149,440-445 (1998))

5. Inhibition par thérapie génique: sur ou sous-expression d’un gène de réparation,introduction d’un ADN antisens d’un gène de réparation par un vecteur viral (adénovirus),élimination de l’activité de réparation par compétition. Disruption de l’activité du gène parformation de triple hélices gène spécifique.

6. Inhibition indirecte de la réparation par interférence avec le contrôle du cycle cellulaire :les inhibiteurs du point de contrôle du cycle . On sait que la perte de contrôle du point d’arrêtdu cycle cellulaire dans la phase G2/M du cycle accroît la sensibilité contre tous agentsendommageant l’ADN. Ces inhibiteurs sont importants dans les cas où les cellules tumoralesont perdu le contrôle du cycle à cause d’une mutation dans le gène gardien du génome p53exemples : - caféine et des analogues inhibant des protéines kinases comme ATM et ATR

- un analogue de la staurosporine (UCN-O1), actuellement en essai cliniquephase 1, la débromohyménialdisine, inhibiteur de protéines de points de contrôledu cycle cellulaire Chk1 et Chk2 (protéines de “ checkpoints ”)-


Mécanisme de l’interférence ARN (Schwarz et al. Cell 2003;115:199-208)

Pré-miRNA

ARN double-brin (shRNA)siRNA synthétique

DicerATP

ADP + P

Désappariements par l’activité Hélicase du Dicer

Incorporation du brin guidedans le complexe RISC

Dégradation du brin sens

Répression de la traduction Dégradation de l’ARNm

ARNmAAA..An AAA..An

Réduction de l’expression de gènes par l’extinction spécifique d’un gène cible

7. Inhibition de la réparation par ajout de lésions: empoisonnement des topoisomérases I et II impliquées dans la synthèse normale de l’ADNpar la campthothécine et l’étoposide VP16, etc. conduisant à des cassures simple et doublebrins supplémentairescis-platine: induit des lésions supplémentaires dans l’ADN (monoadduits et pontagesinterbrins) empêchant la réparation des CDB.

8. Inhibiteurs non spécifiques et globaux: hyperthermie, rayonnements électromagnétiques(microondes, radars, fréquences 50/60 Hz, portables): interférences dans la signalisation intraet extra cellulaire et dans la régulation de la réparation.Entre autres, l’hyperthermie interfère avec la réparation des cassures double brin de l’ADNpar religation non homologue (“ NHEJ ”) en inhibant le travail du complexe Ku70/80 et deDNA-PKcs.


Documents

Ecole Doctorale de Cancérologie Master 2 de Physique Médicale PARIS XI (2006-2007) RB1:Bases de la Radiobiologie et de la Radioprotection Responsables: