Roles des hélicases de l'arn dans l'organisation 3d de la chromatine et l'instabilité génomique // roles of rna helicases in 3d clustering and genomic instability

Topic description

La progression des fourches de réplication de l'ADN peut être contrainte par des obstacles donnant alors souvent lieu à des cassures double brin (DSBs) de l'ADN. Ces obstacles sont le plus souvent définis par la machinerie transcriptionnelle en train de transcrire un ARN naissant, conduisant alors à des collisions ou conflits transcription-réplication (TRCs). Ainsi, l‘activation incontrôlée de la réplication, lors de stress réplicatifs, tout comme de la transcription des gènes, constituent des mécanismes naturels dont les dysfonctionnements définissent une source importante de collisions et de DSBs, conduisant à l'instabilité génomique1.
Les conflits transcription-réplication (TRCs) sont étroitement liés à la formation de réplication et de « R-loops », des structures composées d'hybrides ARN-ADN2. La détection et l'élimination de ces structures est un enjeu majeur afin de limiter les DSBs et/ou l'instabilité génomique, une menace pour l'organisme qui favorise la formation de tumeurs3. Les ARN hélicases4 ainsi que la voie cGAS/sting5 participent à la détection et l'élimination des hybrides ADN/ARN et joueraient ainsi un rôle prépondérant dans le métabolisme des R-loops. Toutefois, les mécanismes par lesquels cGAS/sting détectent l'accumulation d'ARNs non-codant et/ou de R-loops, pour protéger le génome de l'instabilité génomique, restent encore mal compris. De facon intéressante, nos résultats mettent en évidence à la fois chez la Drosophile et l'homme, que l'accumulation d'ARNs non-codants induit des perturbations de la liaison de la cohésine et de la structure 3D du génome6, deux facteurs impliqués dans la réparation des cassures7.
En utilisant un modèle cellulaire hématopoétique conduisant à l'activation de la voie cGAS en absence d'hélicases, le projet proposé vise à décrypter les mécanismes dépendants des enzymes de traitement des ARNs non-codants et notamment de « R loops » détectées telles que les hélicases ARN pour protéger l'intégrité du génome. Nous aborderons cette question par une combinaison d'approches génétiques, moléculaires et de « omics » permettant de déchiffrer l'instabilité génomique et la réponse immune innée.
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Fork progression of DNA replication fork progression can be blocked by obstacles leading to double strand breaks (DSBs) in DNA and to tumors. Such obstacles are often produced from the transcriptional machinery associated with nascent RNAs, leading to transcription-replication conflicts (TRCs), notably upon replication stress or oncogenic stress, which then leads to genomic instability1. TRCs are notably caused by “R-loops”, which are made of RNA-DNA hybrids that represent a major threat to genomic instability, which must then be eliminated2-3. RNA helicases are thought to be essential to remove such R-loops in order to limit DSBs and the development of tumors, which would otherwise triggers the cGAS/sting pathway as a key innate immune response5, i.e. a major pathway to protect the organism against tumor cells.
RNA helicases are likely to play a determinant role in genomic instability by eliminating R-loops. Nevertheless, the factors and mechanisms involved remain to be uncovered. Strikingly, we found that some RNA helicases trigger the cGAS/Sting pathway. Our recently published work further highlight a mechanism conserved from Drosophila to human whereby accumulation of non-coding RNAs and Rloops impede on 3D genome folding through reinforcement of cohesin-binding and cohesin mediating 3D clustering6, two levels of regulations that have been implicated in the repair of DSBs7.
Using hematopoetic stem cell lineage where we can recapitulate the cGAS/Sting activation upon RNA helicase depletion, we will tackle how R-loop accumulation leads to genomic instability and to activate the cGAS/Sting pathway.
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Début de la thèse : 01/10/
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