Organization of centromere during senescence
Organisation du centromère pendant la sénescence
Résumé
Cellular stresses promote senescence, an irreversible exit from the cell cycle, that in turn promote an inflammatory response. An early event in senescence is the formation of Senescence Associated Distension of Satellite DNA (SADS) where satellite DNA, a type of repetitive DNA, unfold. How SADS originate and what is their role in promoting senescence is unknown. To answer these questions, we study a particular type of repetitive satellite DNA, a-satellite, that is present at chromosomal regions called centromeres. Centromeres are loci essential to mediate accurate sister chromatids segregation during both meiosis and mitosis. Within centromeres, a-satellite DNA folds into unique secondary structures and plays a role in centromere functionality, highlighting the importance of maintaining its architecture.To induce SADS formation I subjected cells to several cellular stresses to induce senescence like DNA damage, aneuploidy or p53 stabilization. By investigating the factors promoting SADS formation and their cellular consequences, I found that SADS occur through p53 activation in a DNA damage independent manner. However, upon DNA damage the presence of p53 become dispensable in promoting SADS formation. Within the DNA damage cascade, I have found that inhibition of the DNA damage response factor ATM minorly prevents SADS formation, but only following DNA damage. Additionally, I discovered that the centromeric proteins CENP-A, CENP-B and CENP-C are important to maintain centromeric DNA compaction in non-cycling cells, with more effect of CENP-B. Importantly, ectopic CENP-B once bound to centromeric DNA partially delay SADS formation and minorly impact the downstream senescence phenotype. This highlights a direct connection between SADS and other senescence phenotypes.Centromeres have unique epigenetic landscape. I have found that during senescence onset centromeres undergo to histone modifications and such epigenetic modifications might influence centromere compaction. I am currently looking into the chromatin accessibility at SADS by measuring histones abundancy and changes of DNA methylation, known to drive important physiological functions like transcription. Here, I found that centromeric transcription is altered during senescence, but this is differently regulated depending on different senescence conditions. This suggest that that while SADS is an early universal hallmark of senescence their outcome might be context driven phenomenon.To this end, I am looking if SADS can influence other senescence hallmarks like SASP. Senescence Associated Secretory Phenotype (SASP) occur during senescence and depend on cGAS, a DNA sensor protein that can activate the innate immune response. cGAS has been shown to self-oligomerise to cause DNA compaction and it is preferentially enriched at centromeres during interphase. Its role at centromere, especially during senescence onset, is not known. Here, I found that cGAS is depleted from centromeres as cells proceed to senescent state, suggesting that its absence might influence centromere decompaction. I also found that in the interphase of cycling cells, cGAS is enriched at CENP-B bound centromeres.In summary, this work sheds light on the events occurring at centromere during early senescence. This will enhance our understanding of senescence progression that is relevant in the physio- and patho-logical context such as cancer
Les stress cellulaires favorisent la sénescence, une sortie irréversible du cycle cellulaire, qui favorise une réponse inflammatoire. Un événement précoce de la sénescence est la formation d'une distension de l'ADN satellite associée à la sénescence (SADS), où l'ADN satellite, un type d'ADN répétitif, se déplie. Comment se forment les SADS et quel est leur rôle dans la promotion de la sénescence reste un mystère. Pour répondre à ces questions, nous étudions un type particulier d'ADN satellite répétitif, a-satellite, présent dans des régions chromosomiques appelées centromères. Les centromères sont des loci essentiels à la ségrégation précise des chromatides sœurs au cours de la méiose et de la mitose. Au centromère, l'ADN a-satellite se replie en structures secondaires uniques et joue un rôle majeur dans la fonctionnalité du centromère et le maintien de son architecture.Pour induire la formation de SADS, j'ai soumis les cellules à plusieurs stress cellulaires visant à induire la sénescence, tels que les dommages à l'ADN, l'aneuploïdie ou la stabilisation de la p53. En étudiant les facteurs favorisant la formation des SADS et leurs conséquences cellulaires, j'ai découvert que les SADS se produisent par l'activation de p53 de manière indépendante des dommages à l'ADN. Cependant, lorsque l'ADN est endommagé, la présence de p53 devient inutile pour favoriser la formation des SADS. Dans la cascade des dommages à l'ADN, j'ai découvert que l'inhibition du facteur de réponse aux dommages à l'ADN, ATM, empêche modérément la formation des SADS, mais seulement après un dommage à l'ADN. En outre, j'ai découvert que les protéines centromériques CENP-A, CENP-B et CENP-C sont importantes pour maintenir la compaction de l'ADN centromérique dans les cellules qui ne se divisent pas, notamment pour CENP-B. Il est important de noter qu'une fois liée à l'ADN centromérique, la CENP-B ectopique retarde partiellement la formation des SADS et a un impact mineur sur le phénotype de sénescence en aval. Cela met en évidence un lien direct entre les SADS et d'autres phénotypes de sénescence.Les centromères ont un paysage épigénétique unique. J'ai découvert qu'au cours de la sénescence, les centromères subissent des modifications des histones qui pourraient influencer la compaction des centromères. J'étudie actuellement l'accessibilité de la chromatine aux SADS en mesurant l'abondance des histones et les changements de méthylation de l'ADN, connus pour piloter d'importantes fonctions physiologiques telles que la transcription. Ici, j'ai trouvé que la transcription centromérique est altérée pendant la sénescence, mais qu'elle est régulée différemment selon les conditions de sénescence. Cela suggère que si la formation de SADS constitue un marqueur universel précoce de la sénescence, leurs conséquences pourraient varier en fonction du contexte.À cette fin, je cherche à savoir si le SADS peut influencer d'autres caractéristiques de la sénescence telles les phénotypes sécrétoires associés à la sénescence (SASP). Ceci se produisent au cours de la sénescence et dépendent de cGAS, senseur d'ADN cytosolique, qui peut activer la réponse immunitaire innée. Il a été démontré que cGAS s'auto-oligomérise pour provoquer la compaction de l'ADN et qu'elle est préférentiellement enrichie au niveau des centromères pendant l'interphase. Son rôle au niveau des centromères, en particulier lors de l'apparition de la sénescence, est inconnu. Ici, j'ai découvert que cGAS est dépourvu aux centromères lorsque les cellules sont à l'état sénescent, ce qui pourrait influencer la décompaction des centromères. J'ai également découvert que lors de l'interphase, cGAS est enrichi aux centromères liés au CENP-B.En résumé, ce travail met en lumière les événements qui se produisent au niveau du centromère au cours de la sénescence précoce. Cela améliorera notre compréhension de la progression de la sénescence retrouvée dans le contexte physio- et pathologique tel que le cancer.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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