Mechanisms of double-strand break repair and resection within a human microsatellite

Mécanismes de réparations d’une cassure double-brin et résection au sein d’un microsatellite humain

Wilhelm Vaysse-Zinkhöfer (1)

1 Dynamique du Génome - Dynamics of the genome

Microsatellites are tandem repeats of a motif between one and nine base pairs. These repeats are found ubiquitously in all organisms and are particularly abundant in eukaryotic organisms. All these repeats are capable of forming secondary structures in vitro and possibly in vivo. Some microsatellites are prone to expansion, leading to many neurodegenerative diseases in humans such as myotonic dystrophy type 1 (DM1), the most frequently transmitted neurodegenerative disease. The onset and severity of symptoms are positively correlated with the number of repeats located in the 3'UTR of the DMPK gene. In previous work in the laboratory, a TALE nuclease (TALEN) was developed to introduce a double-strand break into a microsatellite (GTC)n from a DM1 patient. Understanding the mechanisms leading to repeat contraction in yeast is necessary to understand the mechanisms in humans. Thus, experiments were conducted in cells with altered CBD repair systems showing that RAD51, POL32 and DNL4 were not required for CBD repair within microsatellites. Only RAD50 and RAD52 appear to be required, indicating that the cell repairs CBDs in repeated regions by single-strand annealing. The objective of this thesis was to study the role of several genes (MRE11, EXO1, SGS1, DNA2, SAE2, RIF1 and RIF2), involved in the resection and repair of a single CBD within a CTG repeat region, in yeast.

Les microsatellites sont des répétitions en tandem d’un motif compris entre une et neuf paires de bases. Ces répétitions retrouvées dans tous les organismes de façon ubiquitaire, sont particulièrement abondantes dans les organismes eucaryotes. Toutes ces répétitions sont capables de former des structures secondaires in vitro et possiblement in vivo. Certains microsatellites sont enclins à une expansion, conduisant à de nombreuses maladies neurodégénératives chez l’homme telle que la dystrophie myotonique de type 1 (DM1), maladie neurodégénérative la plus fréquemment transmise. L’apparition et la sévérité des symptômes sont positivement corrélée avec le nombre de répétitions, localisées dans le 3’UTR du gène DMPK. Dans des travaux précédents du laboratoire, une TALE nucléase (TALEN) a été élaborée dans le but d’introduire une cassure double-brin au sein d’un microsatellite (CTG)n provenant d’un patient DM1. La compréhension des mécanismes conduisant à la contraction des répétitions chez la levure est nécessaire si l’on souhaite en comprendre les mécanismes chez l’homme. Ainsi, des expériences ont été menées dans des cellules dont les systèmes de réparation des CDB ont été altérés, montrant que RAD51, POL32 et DNL4 n’étaient pas nécessaires à la réparation des CDB au sein des microsatellites. Seul RAD50 et RAD52 semblent nécessaires, indiquant que la cellule répare les CDB dans les régions répétées par single-strand annealing. L’objectif de cette thèse a été d’étudier le rôle de plusieurs gènes (MRE11, EXO1, SGS1, DNA2, SAE2, RIF1 et RIF2), impliqués dans la résection et la réparation d’une unique CDB au sein d’une région répétée CTG, chez la levure.

Mots clés: Microsatellite disorders; TALENs; Double-strand break repair; Microsatellites instability; Resection

Mots clés: Maladies à triplets; TALENs; Réparation cassure double-brin; Instabilité microsatellites; Résection

Domaines: Génétique humaine

Wilhelm Vaysse-Zinkhöfer. Mécanismes de réparations d’une cassure double-brin et résection au sein d’un microsatellite humain. Génétique humaine. Sorbonne Université, 2021. Français. ⟨NNT : 2021SORUS477⟩. ⟨tel-03719442⟩