Description du sujet de thèse

Lors de la division cellulaire, les cellules doivent répliquer une copie de leur ADN. La réplication de l’ADN est effectuée par les polymérases réplicatives. Celles-ci introduisent avec une certaine fréquence des mésappariements sur l’ADN qui sont corrigées par la voie de réparation des mésappariements de l’ADN (MMR pour Mismatch Repair). Chez l’homme un dysfonctionnement de cette voie, s’accompagne de nombreuses maladies. On peut citer notamment des cancers colorectaux héréditaires, des maladies dégénératives et des problèmes de stérilité. Notre équipe étudie les mécanismes moléculaires de la voie MMR chez les eucaryotes depuis de nombreuses années en étroite collaboration avec des laboratoires de biologie cellulaire nationaux et internationaux (Charbonnier, 2022 ; Dai, 2021, Cannavo, 2020, Gueneau, 2013 ;). Comprendre les bases moléculaires de la voie MMR est important pour améliorer le diagnostic des cancers colorectaux. Il a été mis en évidence que l’inhibition de la voie MMR en ciblant une interaction protéine-protéine que nous avions mise en évidence permet d’améliorer les approches de thérapies génie (Park, 2025). La voie MMR est également impliquée dans la réponse à des stress endogènes et exogènes qui peuvent conduire à des cassures double-brin de l’ADN. Ce lien entre la voie MMR et d’autres voies de réparation de l’ADN a été mis en évidence par notre collaborateur (Fekairi, 2009). C’est ce dernier volet qui est au cœur du projet de cette thèse pour lequel le laboratoire a obtenu un financement ANR, projet porté par PH Gaillard (CRCM, Marseille).

La voie de réparation MMR chez l’homme met en jeu une première étape de reconnaissance des mésappariements de l’ADN par les hétérodimères MSH2-MSH6 (MutSα) ou MSH2-MSH3 (MutSβ). Ces hétérodimères recrutent alors les hétérodimères MLH1-PMS2 (MutLα) ou MLH1-MLH3 (MutLγ)qui effectuent une incision sur le brin de l’ADN qui contient la base incorrectement insérée. Le brin néosynthétisé est alors dégradé par l’exonucléase EXO1 puis resynthétisé par les polymérases réplicatives et une ligature est effectuée. Lors de certains stress génotoxiques, les deux brins de l’ADN peuvent être liés par une liaison covalente (Intra Cross-Link ou ICL).

L’équipe de PH Gaillard étudie depuis de nombreuses années le rôle de la protéine SLX4 dans différentes voies de réparations de l’ADN dont notamment la voie Fanconi qui prend en charge la réparation de liaisons covalentes inter-brins introduites entre deux brins opposés de l’ADN. Cette protéine est également impliquée dans la résolution de structures spécifiques de l’ADN appelées jonction de Holliday. Depuis sa découverte en 2009 (Fekairi, 2009), SLX4 est également connu pour interagir avec la protéine MSH2 impliquée dans la réparation des mésappariements (MMR). L'importance de cette interaction est restée inexplorée pendant plus d'une décennie. Alors qu'une étude récente a décrit la stimulation par MutSβ du traitement des structures secondaires de l'ADN par SLX4 et ses partenaires endonucléases associés, rien n'était connu sur l'influence possible de SLX4 sur la MMR en soi. Notre collaborateur a établi que SLX4 interagit avec MSH2 via un motif SHIP-Box (MSH2-Interacting Peptide), cartographié dans le domaine N-terminal de SLX4, qui entraîne une interaction avec les complexes MutSα et MutSβ (Guervilly, 2022). L'interaction entre les protéines endogènes SLX4 et MSH2 n'est détectée que sur la chromatine, ce qui suggère que SLX4-MSH2 pourrait fonctionner à des loci définis. À l'aide d'agents alkylants, dont la toxicité est médiée par la formation d'O6méthylguanine (O6meG) et l'activité MMR elle-même induite par MutSα, notre collaborateur a démontré que SLX4 inhibe la MMR au niveau des mésappariements O6meG/T (Réf). Compte tenu du rôle central de SLX4 dans plusieurs voies de réparation de l'ADN et de réponse aux dommages, et du rôle crucial de la MMR dans le maintien de la stabilité du génome, comme l'illustrent plusieurs maladies liées à la perte de la MMR, ce nouveau rôle inattendu de SLX4 dans l'atténuation de la MMR soulève d'importantes questions nouvelles.

Contexte de travail

Le doctorant utilisera en parallèle la cryoEM, la cristallographie aux rayons X et les outils d'IA (AlphaFold 2 et 3) pour déterminer les structures atomiques ou à l'échelle des acides aminés des complexes de MutSa et MutSb avec des motifs SHIP présents dans les protéines SLX4 et EXO1.
Le doctorant aura accès aux nombreuses plateformes de l'I2BC pour mener des études de biologie structurale intégrative: (https://www.i2bc.paris-saclay.fr/facilities/). Le doctorant aura accès notamment à des instruments de cryoEM (Glacios à l'I2BC et Titan Krios au synchrotron SOLEIL).
Le doctorant bénéficiera d'un environnement dynamique de l'équipe (19 personnes) et de l'institut I2BC (CNRS, CEA, Université Paris-Saclay) (600 personnes).

Contraintes et risques

Utilisation d'azote liquide
Utilisation restreinte de CMR