Étude du rôle de la phosphorylation du complexe Mre11-Rad50-Xrs2 dans le maintien de l'intégrité génomique

L'ADN de chaque cellule est constamment soumis à des stress pouvant compromettre son intégrité. Les bris double-brins sont probablement les dommages les plus nocifs pour la cellule et peuvent être des sources de réarrangements chromosomiques majeurs et mener au cancer s’ils sont mal réparés. La recombinaison homologue et la jonction d’extrémités non-homologues (JENH) sont deux voies fondamentalement différentes utilisées pour réparer ce type de dommage. Or, les mécanismes régulant le choix entre ces deux voies pour la réparation des bris double-brins demeurent nébuleux. Le complexe Mre11-Rad50-Xrs2 (MRX) est le premier acteur à être recruté à ce type de bris où il contribue à la réparation par recombinaison homologue ou JENH. À l’intersection de ces deux voies, il est donc idéalement placé pour orienter le choix de réparation. Ce mémoire met en lumière deux systèmes distincts de phosphorylation du complexe MRX régulant spécifiquement le JENH. L’un dépend de la progression du cycle cellulaire et inhibe le JENH, tandis que l’autre requiert la présence de dommages à l’ADN et est nécessaire au JENH. Ensembles, nos résultats suggèrent que le complexe MRX intègre différents phospho-stimuli pour réguler le choix de la voie de réparation.The genome of every cell is constantly subjected to stresses that could compromise its integrity. DNA double-strand breaks (DSB) are amongst the most damaging events for a cell and can lead to gross chromosomal rearrangements, cell death and cancer if improperly repaired. Homologous recombination and non-homologous end joining (NHEJ) are the main repair pathways responsible for the repair of DSBs. However, the mechanistic basis of both pathways is fundamentally different and the regulation of the choice between both for the repair of DSBs remains largely misunderstood. The Mre11-Rad50-Xrs2 (MRX) complex acts as a DSB first responder and contributes to repair by both homologous recombination and NHEJ. Being at the crossroads of both DSB repair pathways, the MRX complex is therefore in a convenient position to influence the repair choice. This thesis unravels two distinct phosphorylation systems modifying the MRX complex and specifically regulating repair by NHEJ. The first relies on cell cycle progression and inhibits NHEJ, while the second requires the presence of DNA damage and is necessary for efficient NHEJ. Together, our results suggest a model in which the MRX complex would act as an integrator of phospho-stimuli in order to regulate the DSB repair pathway choice

Le rôle de la structure de la chromatine naissante dans la réponse au stress réplicatif

La viabilité de chaque organisme dépend de sa capacité à répliquer son génome en conservant son intégrité. Paradoxalement, la réplication de l’ADN est un processus pendant lequel le génome est particulièrement vulnérable à une multitude de génotoxines issues de l’environnement et du métabolisme cellulaire qui peuvent endommager l’ADN. Chez plusieurs espèces, les nucléosomes nouvellement synthétisés durant la phase S comportent des modifications cycliques qui régulent, entre autres, la réponse au stress réplicatif. Notamment, chez Saccharomyces cerevisiae, l’acétylation de la lysine 56 de l’histone H3 (H3K56ac) est ajouté par Rtt109 pendant la réplication et enlevée suite à la duplication du génome par les histones désacétylases de la famille des sirtuines, Hst3 et Hst4. La perturbation du cycle d’acétylation/désacétylation d’H3K56ac mène à des défauts de croissance accompagnés d’hypersensibilité aux génotoxines qui induisent du stress réplicatif, mais les mécanismes sous-jacents à H3K56ac pouvant expliquer ces phénotypes demeurent mal compris. Dans le but d’élucider le rôle d’H3K56ac, nous avons examiné les causes des phénotypes engendrés par une situation où H3K56 est constitutivement acétylé dans un mutant hst3Δ hst4Δ. Nous avons initialement caractérisé les effets sur la réponse aux dommages à l’ADN dans ce contexte et découvert que l’hyperacétylation d’H3K56ac provoque l’apparition de foyers de protéines de réparation ainsi qu’une hyperactivation de la signalisation en réponse aux dommages à l’ADN (SRDA). Nous avons ensuite fait un crible pour identifier des mutants d’histones pouvant supprimer les défauts de croissance d’hst3Δ hst4Δ, ce qui a permis de découvrir que l’acétylation d’H4K16 et la méthylation d’H3K79 sont toxiques en présence d’hyperacétylation d’H3K56. Nos résultats suggèrent que prévenir ces deux modifications améliore la croissance du mutant hst3Δ hst4Δ en réduisant l’activation de Rad53, une kinase clé dans la SRDA. Nous avons subséquemment effectué un crible chimiogénétique pour identifier des gènes dont la mutation sensibilise les cellules à l’hyperacétylation d’H3K56 induite par le nicotinamide (NAM), un inhibiteur pan-spécifique des sirtuines. De cette manière, nous avons identifié que les cellules mutantes pour SLX4 et PPH3, deux gènes impliqués dans la réduction de l’activité de Rad53, sont inviables en présence d’hyperactétylation d’H3K56. Une caractérisation plus poussée a révélé que l’hyperactivation de Rad53 dans le mutant hst3Δ hst4Δ cause des défauts de croissance en inhibant l’activation d’origines de réplication tardives et en perturbant la réponse au stress oxydatif. Le crible a également mené à la découverte que le raccourcissement des télomères sensibilise les cellules au NAM et au stress réplicatif en provoquant la redistribution de l’activation des origines de réplication à travers le génome. En résumé, les résultats présentés dans cette thèse indiquent qu’une composante majeure des phénotypes associés à l’hyperacétylation d’H3K56 provient de l’hyperactivation de la signalisation en réponse aux dommages à l’ADN. Collectivement, nos travaux révèlent de nouveaux mécanismes par lesquels la structure de la chromatine influence la capacité des cellules à répondre au stress réplicatif.The information necessary for every cellular process is encoded in DNA, and the survival of any species requires that it faithfully and successfully replicates this molecule. Paradoxically, it is when cells undergo DNA replication that the integrity of their genome is the most vulnerable to agents that cause DNA damage. As such, cells possess a wide variety of mechanisms that protect genomic integrity, which includes regulation of chromatin structure. In all eukaryotic species studied so far, newly synthesized nucleosomes in S-phase harbor transient modifications that influence, amongst other things, the response to replicative stress. Particularly, in Saccharomyces cerevisiae, histone H3 lysine 56 acetylation (H3K56ac) is added by Rtt109 during DNA replication, and is removed after completion of genome duplication by members of the sirtuin family of histone deacetylases, Hst3 and Hst4. Interestingly, any perturbation of acetylation/deacetylation cycle causes severe growth defects accompanied by an extreme sensitivity to replicative stress-inducing genotoxins. However, the H3K56ac functions underlying these phenotypes are poorly understood. To further understand the role of H3K56ac in maintaining genomic integrity, we examined the phenotypes caused by constitutive hyperacetylation of H3K56, such as in the hst3Δ hst4Δ mutant. We first characterized the effects of H3K56 hyperacetylation on the DNA damage response (DDR), and found that it induces spontaneous and aberrant appearance of DNA repair protein foci, as well as hyperactive DDR signaling. We next performed a screen to identity histone mutations that can suppress the growth defects of hst3Δ hst4Δ mutants, and found that H3K79 methylation and H4K16 acetylation are toxic for cells harboring hyperacetylated H3K56. Our results suggest that preventing the addition of these two modifications improves the growth of hst3Δ hst4Δ mutants by reducing the activity of Rad53, a key kinase for DDR signaling. Hst3 and Hst4 can be inhibited by nicotinamide (NAM), a pan-sirtuin inhibitor, which induces H3K56 hyperacetylation. We performed a chemogenetic screen to identify genes whose mutation confers fitness defects in the presence of nicotinamide (NAM)-induced H3K56 hyperacetylation. Interestingly, amongst the tops hits were mutants for SLX4 and PPH3, two genes encoding proteins involved in the dampening of DDR signaling. By using slx4Δ and pph3Δ cells to probe for the root causes of sensitivity to DDR signaling in cells with constitutive H3K56ac, we found that the defects of hst3Δ hst4Δ mutants are instigated by Rad53 hyperactivity-mediated inhibition of late replication origin firing and crippling of the response to oxidative stress. Intriguingly, this last screen led to the surprising finding that telomere length influences replication origin firing genome-wide. Moreover, our results suggest that cells with short telomeres are sensitive to NAM and replicative stress because of sequestration of origin firing factors to telomeres. In summary, results presented herein indicate that hyperactive DDR signaling is a major component of the extreme phenotypes observed in cells harboring constitutive H3K56ac. Collectively, our work unveils novel mechanisms by which chromatin structure influences cells’ ability to cope with replicative stress

Analyse du potentiel des appareils mobiles intelligents pour la découverte d'une route touristique le cas de la Route des Sommets, Estrie (Qc)

Les appareils mobiles intelligents occupent désormais une place importante dans la vie de tous les jours. En plus de répondre aux besoins multiformes des utilisateurs, ils permettent l'intégration de nouveaux supports informatifs dans le développement de plusieurs secteurs, dont celui du tourisme. L'objectif de cette étude est d'élaborer un outil d'aide à la décision qui mène à la création d'un modèle théorique de développement pour l'adaptation d'une application mobile à l'une des routes touristiques signalisées du Québec : la Route des Sommets. Pour ce faire, la méthode utilisée est basée sur le recensement des possibilités technologiques offertes, sur la création d'une grille analytique d'évaluation des différentes possibilités, sur la création d'une grille de concordance entre les outils technologiques et les besoins spécifiques ainsi que sur la proposition d'un modèle théorique adapté aux spécificités du territoire et à la mission touristique de la Route des Sommets.Les résultats prennent la forme d'une application mobile conforme aux besoins immédiats de la Route des Sommets. Ils reflètent la progression des étapes de création d'un projet de tourisme mobile en plus des modélisations conceptuelle et logique du système de l'application. En outre, cette recherche sert à mener à terme l'ensemble des étapes préalables à l'élaboration du modèle physique de l'application mobile de la Route des Sommets

Autonomous quantum error correction of Gottesman-Kitaev-Preskill states

The Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) code encodes a logical qubit into a bosonic system with resilience against single-photon loss, the predominant error in most bosonic systems. Here we present experimental results demonstrating quantum error correction of GKP states based on reservoir engineering of a superconducting device. Error correction is made autonomous through an unconditional reset of an auxiliary transmon qubit. The lifetime of the logical qubit is shown to be increased from quantum error correction, therefore reaching the point at which more errors are corrected than generated.Comment: 6 pages, 3 figures + 26 pages, 12 figure

Cavitation Erosion Prediction on Francis Turbines Part 2 : Model Tests and Flow Analysis

Different measurement techniques have been used to detect cavitation on a Francis turbine model. The results are compared to those obtained on the prototype and presented in the first of this series of articles. The runner mode! used for that study is built on the basis of a geometrical recovery of one of most eroded blade of the prototype. The results of the different measurements are presented and commented by comparison with prototype measurements. This comparison leads to a proposal of the physics which should be involved in transposition laws for the prediction of prototype erosion from cavitation mode! tests. The consequences of such scaling laws, as well as their application to the prototype and mode! results, are part of the third facet of this work

Analyse du potentiel des appareils mobiles intelligents pour la découverte d'une route touristique le cas de la Route des Sommets, Estrie (Qc)

Les appareils mobiles intelligents occupent désormais une place importante dans la vie de tous les jours. En plus de répondre aux besoins multiformes des utilisateurs, ils permettent l'intégration de nouveaux supports informatifs dans le développement de plusieurs secteurs, dont celui du tourisme. L'objectif de cette étude est d'élaborer un outil d'aide à la décision qui mène à la création d'un modèle théorique de développement pour l'adaptation d'une application mobile à l'une des routes touristiques signalisées du Québec : la Route des Sommets. Pour ce faire, la méthode utilisée est basée sur le recensement des possibilités technologiques offertes, sur la création d'une grille analytique d'évaluation des différentes possibilités, sur la création d'une grille de concordance entre les outils technologiques et les besoins spécifiques ainsi que sur la proposition d'un modèle théorique adapté aux spécificités du territoire et à la mission touristique de la Route des Sommets.Les résultats prennent la forme d'une application mobile conforme aux besoins immédiats de la Route des Sommets. Ils reflètent la progression des étapes de création d'un projet de tourisme mobile en plus des modélisations conceptuelle et logique du système de l'application. En outre, cette recherche sert à mener à terme l'ensemble des étapes préalables à l'élaboration du modèle physique de l'application mobile de la Route des Sommets

L'utilisation pratique des antibiotiques chez le cheval. (Equus cabalus L.) (limites et possibilités)

REIMS-BU Santé (514542104) / SudocSudocFranceF

Preventing H4K16 acetylation rescues S phase progression defects without modulating telomere length or telomeric origin activity.

<p>(A-B) Reducing H4K16ac and H3K79me levels rescues S phase progression defects of <i>yku70Δ</i> mutants. Asynchronous cells were incubated in YPD for 8 hours at 30°C in the presence of 20 mM (A) or 5mM (B) NAM. Samples were taken at indicated time for flow cytometry-based DNA content analysis. (C-D) <i>SAS2</i> deletion does not prevent early activation of telomeric origins in <i>yku70Δ</i> cells. Cells were synchronized in G1 and released toward S phase in the presence of 200 mM hydroxyurea. 30 minutes before release, 400 ug/mL BrdU was added to cultures. Sonicated BrdU-labelled DNA was immunoprecipitated and recovered material from telomeric/subtelomeric origins was quantified by qPCR as described in materials and methods. Error bars: Standard error of the mean. (E) H4K16ac levels do not significantly influence telomere length. Telomere length was analysed by southern blotting using a probe that recognizes the telomeric TG_1-3 repeats.</p

An interplay between multiple sirtuins promotes completion of DNA replication in cells with short telomeres

<div><p>The evolutionarily-conserved sirtuin family of histone deacetylases regulates a multitude of DNA-associated processes. A recent genome-wide screen conducted in the yeast <i>Saccharomyces cerevisiae</i> identified Yku70/80, which regulate nonhomologous end-joining (NHEJ) and telomere structure, as being essential for cell proliferation in the presence of the pan-sirtuin inhibitor nicotinamide (NAM). Here, we show that sirtuin-dependent deacetylation of both histone H3 lysine 56 and H4 lysine 16 promotes growth of <i>yku70Δ</i> and <i>yku80Δ</i> cells, and that the NAM sensitivity of these mutants is not caused by defects in DNA double-strand break repair by NHEJ, but rather by their inability to maintain normal telomere length. Indeed, our results indicate that in the absence of sirtuin activity, cells with abnormally short telomeres, e.g., <i>yku70/80Δ</i> or <i>est1/2Δ</i> mutants, present striking defects in S phase progression. Our data further suggest that early firing of replication origins at short telomeres compromises the cellular response to NAM- and genotoxin-induced replicative stress. Finally, we show that reducing H4K16ac in <i>yku70Δ</i> cells limits activation of the DNA damage checkpoint kinase Rad53 in response to replicative stress, which promotes usage of translesion synthesis and S phase progression. Our results reveal a novel interplay between sirtuin-mediated regulation of chromatin structure and telomere-regulating factors in promoting timely completion of S phase upon replicative stress.</p></div

Elevated DDR signalling is deleterious for growth of <i>yku70Δ</i> cells upon NAM- and MMS-induced replicative stress.

<p>(A) Mutations that abolish H4K16ac cause a reduction in H3K79me3 levels. Protein samples from asynchronous cells were immunoblotted with indicated antibodies. Bar graph represents the ratio of H3K79me3 onto H4 signals as quantified by densitometry. Error bars: standard error of the mean (B) Deletion of <i>DOT1</i> rescues growth of <i>yku70Δ</i> mutants in NAM (C) <i>sas2Δ</i> and <i>dot1Δ</i> mutations reduce Rad53 activation in <i>yku70Δ</i> cells. Cells were exposed to 20 mM NAM for 8 hours at 30°C and samples were taken for Rad53 <i>in situ</i> autophosphorylation assays (see <a href="http://www.plosgenetics.org/article/info:doi/10.1371/journal.pgen.1007356#sec009" target="_blank">materials and methods</a> for details). (D-E) <i>rad9Δ</i> (D) and <i>RAD53-HA</i> (E), which limit DDR signalling in response to replicative stress, rescue growth of <i>yku70Δ</i> mutants in NAM. Growth assay in 96-well plates (see <a href="http://www.plosgenetics.org/article/info:doi/10.1371/journal.pgen.1007356#sec009" target="_blank">materials and methods</a>). Error bars: standard deviation. (F) Deletion of <i>RAD9</i> rescues S phase progression defects of <i>yku70Δ</i> cells exposed to NAM. Asynchronous cells were incubated in YPD for 8 hours at 30°C in the presence of 20 mM NAM. Samples were taken at indicated time for flow cytometry-based DNA content analysis. (G-H) <i>yku70Δ</i> display synthetic sensitivity to MMS when combined with <i>slx4Δ</i> (G) and <i>pph3Δ</i> (H) mutants.</p