NHEJ, Réparation de l'ADN, Déficits immunitaires, Recombinaison V(D)J, Instabilité génomique, Répertoire TCRa

Les cassures double brin (CDB) font partie des dommages à l'ADN les plus toxiques pour les organismes. Les défauts de leur réparation sont à la base de pathologies multiples (vieillissement accéléré, déficits immunitaires, cancers). De plus, ces mêmes facteurs de réponse aux dommages à l'ADN sont des cibles privilégiées pour le design de nouvelles molécules utilisées dans les traitements anticancéreux. Paradoxalement, l'introduction de CDB programmées est un mécanisme physiologique fondamental permettant le développement de nombreux tissus. Le système immunitaire adaptatif et le système nerveux central reposent sur l'apparition de CDB puis leur réparation par la voie de réparation des extrémités non homologues (NHEJ). Les défauts génétiques du NHEJ conduisent in vivo à des immunodéficiences combinées sévères, à une apoptose massive des neurones embryonnaires, et à une prédisposition génétique aux cancers. Des mécanismes redondants de réparation ont été développés pour atténuer le potentiel oncogénique de ces dommages programmés. Les bases moléculaires de ces redondances restent mal connues. Le travail de thèse s'est concentré sur le rôle des facteurs Xlf et XRCC4 dans la réparation de l'ADN par le NHEJ, et plus spécifiquement des CDB physiologiques. Des modèles murins KO ou KI de ces gènes ont été développés. Ces souris reproduisent le tableau clinique inattendu des patients, avec une immunodéficience combinée modérée. Afin de comprendre ce phénotype et décomposer le mécanisme de réparation de l'ADN, de multiples croisements et des analyses fonctionnelles du développement des lymphocytes et du système nerveux central ont été effectués. Nous montrons que l'immunodéficience combinée modérée et le biais proximal de répertoire TCRa de la souris Xlf KO ne sont pas provoqués par l'accumulation de CDB physiologiques lors de la sélection positive. Nous montrons que ce phénotype est directement lié à un défaut de réparation de l'ADN lors de la recombinaison V(D)J. De nombreux facteurs du NHEJ sont compensateurs de Xlf dans la V(D)J. Nous montrons que PAXX est compensateur de Xlf pour le développement du système immunitaire et du système nerveux. Nous avons développé le premier modèle murin hypomorphe de XRCC4, qui perd son interaction avec Xlf. Cette souris reproduit le phénotype de Xlf KO, et possède, comme Xlf, PAXX et ATM comme facteurs compensateurs dans la recombinaison V(D)J. De plus la souris XRCC4 Hypo - Xlf KO présente un défaut majeur du développement du système nerveux. Ces résultats permettent de séparer les fonctions des facteurs du NHEJ dans le mécanisme de réparation des CDB physiologiques et génotoxiques de l'ADN. Ils permettent de mieux comprendre les causes et les signes cliniques des patients déficients en Xlf et XRCC4. Nous proposons que pour prévenir toute instabilité génomique, les mammifères ont évolué des mécanismes de multiples synapses de réparation de l'ADN spécifiques des CDB physiologiques. Une réparation précise de ces CDB programmées est indispensable au développement des organismes. Ces synapses de réparation reposent d'une part sur les facteurs Xlf et XRCC4, et d'une seconde part sur les facteurs PAXX et ATM. Détailler ces mécanismes est déterminant pour comprendre le développement et les pathologies primaires des systèmes nerveux, immunitaires et des cancers, et offre de nouvelles cibles thérapeutiques dans le futur.