Les télomères représentent la région qui constitue l’extrémité des chromosomes et est protégée par des protéines de liaison aux télomères. Ces protéines empêchent les télomères d’être reconnus comme des cassures double brin de l’ADN. Lors de la division cellulaire somatique, l’extrémité du télomère ne peut pas se répliquer par le brin en retard de la fourche de réplication, provoquant un raccourcissement des télomères après chaque cycle cellulaire.
Si les cellules continuent à se multiplier, l’attrition des télomères pourrait induire une sénescence cellulaire. Ce phénomène peut constituer une barrière à la tumorigenèse. Néanmoins, pour atteindre l’immortalité réplicative, les cellules cancéreuses surmontent le raccourcissement des télomères. Ceci est réalisé principalement en activant la télomérase ou en utilisant une voie de recombinaison homologue mais indépendante de la télomérase associée à l’extension ou au maintien des télomères. Ce mécanisme est connu sous le nom d’allongement alternatif des télomères (ALT).
Cancers à allongement alternatif des télomères (ALT)
Les cancers ALT atteignent l’immortalité en réallongeant les télomères dans les phases G2 et M du cycle cellulaire via la voie de réplication induite par la rupture (BIR). Des études antérieures ont élucidé la nature toxique du mécanisme ALT. Les télomères ALT sont hautement transcrits et riches en hybrides ARN : ADN (boucles telR).
Une diminution de la translocase FANCM, qui est une protéine hautement conservée dans la voie du suppresseur de tumeur de l’anémie de Fanconi (FA), et une déplétion de l’endoribonucléase RNAseH1 conduisent à une amélioration des boucles telR, de l’instabilité des télomères et de l’activité ALT.
Une récente PNAS l’étude a émis l’hypothèse que l’ALT pourrait compromettre l’intégrité des télomères si elle n’était pas restreinte de manière appropriée. Il a démontré que l’inhibition de la transcription de l’ARN contenant des répétitions télomériques (TERRA) peut atténuer l’activité de l’ALT. À cette fin, les scientifiques ont déployé des effecteurs de type activateur de transcription ciblant les promoteurs TERRA comprenant des répétitions spécifiques riches en CpG de 29 pb (T-TALE) et les ont fusionnés à un domaine de suppression de la transcription.
Principales conclusions
Un T-TALE C-terminal fusionné à un signal de localisation nucléaire (NLS), l’activateur transcriptionnel de l’ARN polymérase II VP64 et l’épitope de l’hémagglutinine (HA) de la grippe humaine ont été développés. Les scientifiques ont cloné le transgène en aval du promoteur inductible par la doxycycline (dox), qui a été utilisé pour développer deux lignées cellulaires clonales indépendantes dérivées d’ALT, U2OS, appelées vp6 et vp30.
Western blot aidé avec des anticorps anti-HA a été utilisé pour valider l’expression inductible du transgène. Les cellules ont été traitées avec de la dox pendant 24 heures et TERRA qRT-PCR a été réalisée. Les transcrits TERRA des sous-télomères contenant 29 pb étaient 3 à 10 fois plus élevés que dans les cellules non traitées. Cependant, TERRA de 29 pb dépourvu de sous-télomères est resté inchangé.
L’hybridation par Northern blot avec des sondes a permis d’identifier TERRA à partir des séquences du sous-télomère 10q ou (UUAGGG)n composées de toutes les molécules TERRA, qui présentaient une augmentation des espèces TERRA lors du traitement dox. Cette découverte indique que ce système peut améliorer efficacement la transcription de TERRA dans les cellules U2OS.
L’accumulation du marqueur de stress de réplication (RPA32) phosphorylé à la sérine 33 (pSer33) et de l’histone H2AX du marqueur de dommages à l’ADN phosphorylée à la sérine 139 (γH2AX) a été surveillée au niveau des télomères. L’ALT a été surveillée en quantifiant les corps PML associés à l’ALT, et les événements de synthèse de novo d’ADN télomérique dans la phase G2 ont été analysés par incorporation d’EdU.
Les traitements Dox ne se sont pas avérés efficaces sur les niveaux de TERRA, la stabilité des télomères et l’ALT. Fluorescence de l’ADN sur place des expériences d’hybridation (FISH) ont révélé que l’inhibition de la transcription de TERRA augmentait le nombre d’extrémités chromosomiques dépourvues de signaux d’ADN télomériques détectables au stade métaphase du cycle cellulaire. Les résultats documentés dans cette étude sont cohérents avec une étude précédente qui a révélé que l’inhibition de la transcription TERRA pourrait améliorer l’ALT et favoriser le raccourcissement progressif des télomères.
Il a été observé que l’accumulation d’extrémités libres des télomères (TFE) dans les cellules vp6 et vp30, traitées avec de la dox pendant neuf jours, n’avait pas d’effet significatif dans les cellules nls1. Cette découverte a indiqué qu’un mécanisme de perte de télomères, autre que le raccourcissement réplicatif, pourrait être activé lors d’une transcription élevée des télomères.
L’étude actuelle a révélé que le traitement dox et l’endonucléase spécifique à la structure Mus81 liée aux télomères ALT augmentaient la fréquence des foyers télomériques Mus81 dans les cellules vp6 et vp30. L’épuisement de Mus81 a provoqué une augmentation des TFE dans les cellules nls1 et vp30, qui n’ont pas été soumises à un traitement dox.
Une diminution de Mus81 a empêché l’accumulation de TFE dans les cellules vp30 traitées par dox sans éviter l’induction de la transcription TERRA ou l’accumulation de pSer33 et γH2AX au niveau des télomères. Cette découverte suggère que Mus81 pourrait jouer un rôle important dans les événements de perte de télomères liés à l’amélioration de la transcription de TERRA.
conclusion
Sur la base des résultats expérimentaux de l’étude actuelle et des rapports d’autres études similaires, les auteurs ont proposé un modèle pour les études basées sur l’ALT. Cette étude a fourni des preuves et a souligné que le mécanisme ALT est directement lié à des événements moléculaires qui pourraient mettre en danger la stabilité des télomères. Par conséquent, l’ALT doit être contrôlée de manière appropriée pour permettre l’allongement des télomères et la division cellulaire indéfinie sans perte excessive de télomères. La transcription TERRA a été identifiée comme une cible polyvalente pour le traitement du cancer ALT.
