Literatura académica sobre el tema "Longueur des télomères spermatiques"

RÉSUMÉ:Des mécanismes moléculaires liant le cancer à la sénescence cellulaire sont présentement explorés. Les télomères (l'extrémité des chromosomes) raccourcissent à chaque division cellulaire et il a été proposé que ce raccourcissement soit l'horloge moléculaire qui déclenche le processus de la sénescence cellulaire. La re-expression de la télomérase, une enzyme qui aide à maintenir la longueur des télomères et à prévenir leur raccourcissement, est un événement fréquemment observé dans les cellules tumorales. Cette re-expression est probablement essentielle à la formation et à la croissance soutenue de la majorité des cancers.

Les télomères sont des structures essentielles de la biologie des eucaryotes, participant à la réplication et à la protection du génome. Ils interagissent avec le contenu nucléaire soit directes, soit via un complexe de shelterines appelé télosome. Ils raccourcissent après la division cellulaire. Les télomères spermatiques ont des rôles et une architecture spécifiques. Organisés en doublets et quadruplets, un noyau de spermatozoïde haploïde contient entre 12 et 23 signaux détectables. Raccourcis par les divisions successives, ils font l'objet d'une restauration et d'un allongement permanents dans les cellules germinales. Leur longueur varie selon les individus et les générations, interrogeant sur les facteurs impliqués.Dans le cadre du cette thèse, nous avons étudié trois situations différentes. Premièrement, nous avons cherché à savoir si la longueur des télomères et le nombre moyen de télomères dans le noyau spermatique étaient liés au stress oxydatif et aux altérations des paramètres nucléaires parmi les hommes infertiles. Nous avons réalisé une étude prospective sur 52 hommes, avec un groupe cas de 30 hommes infertiles présentant des altérations conventionnelles des paramètres du sperme et un groupe contrôle d'hommes fertiles normozoospermiques. Le nombre moyen de télomères par tête de spermatozoïde était significativement plus élevé chez les cas (21.7 ± 4.3 versus 18.8 ± 3.0, p = 0.049) tout comme la présence d’espèces réactives de l'oxygène intracytoplasmiques et les défauts de condensation. Plus le nombre de télomères était élevé, plus il y avait de défauts de condensation de la chromatine (r = 0.29, p 0.04).Deuxièmement, nous avons évalué l'impact du cancer du testicule et de ses traitements sur les télomères spermatiques. Nous avons réalisé une étude ancillaire sur 29 patients dans le cadre d'un projet de recherche qui suivait des patients atteints de cancer du testicule avant et après chimiothérapie ou radiothérapie adjuvante. Les patients avaient un nombre plus élevé de signaux de télomères par tête de spermatozoïde que les témoins avant et après le traitement (18.1 ± 2.7 versus 15.2 ± 1.4, p = 0.004 au diagnostic et 18.0 ± 3.2 à T24). La longueur moyenne des télomères spermatiques ne variait pas entre les groupes. Après chimiothérapie, les patients présentaient la combinaison la plus élevée de télomères extrêmement courts et le nombre le plus élevé de télomères par tête de spermatozoïde (58% versus 29% après radiothérapie).Troisièmement, nous avons évalué les paramètres conventionnels et nucléaires (télomères et fragmentation de l'ADN) du sperme parmi une population de 50 donneurs de sperme fertiles et en bonne santé ayant donné des spermatozoïdes sur une période de 24 ans. Plus le don était ancien, plus la numération spermatique était élevée (r = 0.46, p = 001) et plus le nombre de signaux télomériques était faible (r = 0.27, p = 0.04). Les hommes plus âgés avaient une plus grande proportion de noyaux avec un nombre attendu de signaux (12-23). La distribution du nombre de télomères par tête spermatique différait entre les dons effectués avant 1998 et après 2000. Les hommes de moins de 36 ans ayant fait un don après 2000 avaient des télomères plus courts que les autres groupes.Nous avons montré que les altérations des télomères des spermatozoïdes sont présentes parallèlement aux altérations conventionnelles du spermogramme et au cancer des testicules. Nous nous soulevons des inquiétudes concernant la longueur des télomères spermatiques chez les jeunes hommes contemporains, parallèlement à la baisse mondiale du nombre de spermatozoïdes. Les télomères des spermatozoïdes apparaissent une cible précieuse pour l'évaluation de la qualité du sperme
Telomeres are pivotal structures of eukaryote biology, engaged in genome replication and protection. Their interactions with nuclear content are either direct or mediated via a shelterin complex named telosome. They are known to decreased after cell division. Sperm telomeres have specific roles and architecture. Organized in doublets and quadruplets, their number expected in a haploid sperm nucleus is comprised between 12 and 23. Essential but diminished during meiosis, they are subject to permanent restauration and lengthening in germinal sperm cells. Their length varies amongst individuals and generations, interrogating about factors implicated in sperm telomere shortening and disorganization. During the present work, we focused on three different situations. First, we investigate whether sperm telomere length and mean number of telomeres in sperm nucleus were related to oxidative stress and nuclear parameters alterations in a population of infertile males. We performed an prospective study over 52 males, with a case group of 30 infertile males presenting conventional semen parameter alterations and a control group of normozoospermic fertile males. Mean number of telomeres per sperm head was significantly elevated in infertile men with oligozoospermia (21.7 ± 4.3 versus 18.8 ± 3.0, p = 0.049) as were as intracytoplasmic reactive oxygen species and condensation defects. The higher number of telomeres, the more chromatin condensation defects were observed (r = 0.29, p 0.04). Secondly, we assessed the impact of testicular cancer and its therapy on sperm telomeres. We performed an ancillary study of 29 patients over a research project which had followed testicular cancer patients before and after adjuvant chemotherapy and radiotherapy. Patients had a higher number of telomere signal per sperm head than control before and after treatment (18.1 ± 2.7 versus 15.2 ± 1.4, p = 0.004 at diagnosis and 18.0 ± 3.2 at T24). Mean sperm telomere length did not vary between groups. Patients who received chemotherapy had the highest combination of extremely shorts sperm telomeres and highest number of telomeres per sperm head (58% versus 29% in the radiotherapy group). Thirdly, we assessed conventional and nuclear (telomeres and DNA fragmentation) semen parameters among a population of 50 healthy fertile sperm donor who donated spermatozoa over 24 years long timeframe. The older donation was, the higher sperm count (r = 0.46, p = 001). Older donations had less telomere signals (r = 0.27, p = 0.04). Older men had less alterations of telomere interactions and presented more sperm nucleus exhibiting the expected number of telomere signals (12-23). Distribution of telomere number per sperm head differed between donations made before 1998 and after 2000. Men under 36 who donated after 2000 had shorter telomeres than the other groups. We showed that sperm telomere alterations are presents alongside conventional semen alterations and testicular cancer. We raised concern regarding sperm telomere length of contemporary youth, in parallel to worldwide sperm count decline. Sperm telomeres are a valuable target for semen quality evaluation

Une question fondamentale de la biologie évolutive porte sur la compréhension des mécanismes sous-tendant les processus évolutifs et l'évolution des compromis entre les traits d'histoire de vie. Parmi ces mécanismes, les télomères suscitent un intérêt particulier. Les télomères sont localisés à l'extrémité des chromosomes eucaryotes et participent à la sénescence cellulaire et au vieillissement des individus. La longueur des télomères est susceptible de donner des indications sur le mode de vie et l'état physiologique des organismes. Le but de cette thèse a été de comprendre quels sont les facteurs déterminant la longueur des télomères et leur implication dans les compromis évolutifs, ceci en établissant : si la taille des télomères est-elle héritable? Le taux de perte des télomères est-il affecté par des facteurs environnementaux? Quel lien entre les télomères, la maintenance individuelle et la qualité des individus? Il résulte de ce travail que la longueur des télomères est partiellement déterminée par les facteurs génétiques, elle semble aussi influencée par les facteurs environnementaux. En effet, le coût de la reproduction, ainsi que la modification des trajectoires de croissance, ont des effets néfastes sur la longueur des télomères. L'effet de la manipulation expérimentale de l'activité télomérase indique un lien entre les télomères et la maintenance individuelle, suggérant que les télomères sont susceptibles de donner des indications sur la qualité des individus. Ce travail de thèse montre que la dynamique des télomères est un mécanisme sous-jacent des compromis évolutifs, et présente un intérêt considérable pour la compréhension des processus évolutifs.

Les télomères sont des structures hautement spécialisées qui coiffent les extrémités des chromosomes et qui assurent l’intégrité du génome durant la réplication. La longueur des télomères étant un marqueur de vieillissement cellulaire, leur raccourcissement est présumé être associé aux maladies liées au vieillissement, en particulier le cancer. Plusieurs études suggèrent que les habitudes de vie, facteurs pronostiques potentiels et modifiables du cancer du sein, ont un impact sur la longueur des télomères et que la longueur des télomères serait associée au pronostic du cancer du sein. L’objectif du projet présenté dans ce mémoire était d’étudier l’association entre la longueur des télomères et les différents facteurs pronostiques reconnus ou potentiels du cancer du sein. Tout d’abord, une revue systématique de la littérature a été réalisée afin d'évaluer l'état actuel des connaissances concernant la valeur de la longueur des télomères en tant que facteur pronostique du cancer du sein. Cette revue systématique a permis d’identifier d’importantes différences méthodologiques expliquant les résultats globalement peu concluants des études antérieures et de mettre en évidence le potentiel important de la longueur des télomères en tant que marqueur pronostique chez les patientes atteintes d’un cancer du sein. Une étude exploratoire transversale a ensuite été réalisée pour examiner l'association entre la longueur des télomères, mesurée dans les globules blancs périphériques, et les facteurs pronostiques reconnus ou potentiels du cancer du sein, chez 162 patientes recrutées consécutivement au Centre des maladies du sein Deschênes-Fabia de Québec. Cette étude a permis d’identifier une association positive entre certains domaines d’activité physique et la longueur des télomères des globules blancs périphériques. Si une association entre la longueur des télomères et les facteurs pronostiques traditionnels du cancer du sein n’a pas pu être établie, il n’en demeure pas moins que la valeur de la longueur des télomères, évaluée de façon appropriée, en tant que marqueur pronostique du cancer du sein mérite d’être explorée par une étude longitudinale de survie où toutes les précautions auront été prises pour minimiser le risque de biais.
Telomeres are highly specialized structures capping the ends of chromosomes that ensure genome integrity during replication. As telomere length is an indicator of cell aging, telomere shortening has been linked to aging-related diseases, especially cancer. Several studies suggest that lifestyle factors, which are modifiable factors and have been associated with breast cancer prognosis, have an impact on telomere length and that telomere length may be associated with breast cancer prognosis. The present project objective was to investigate the association of telomeres with traditional and potential breast cancer prognostic factors. First, a systematic review was conducted to evaluate the current state of knowledge concerning the value of telomere length as a prognostic factor. This systematic review identified important methodological differences that could account for the overall inconclusive results of previous studies and highlighted the potential value of telomere length as a breast cancer prognostic marker. A cross-sectional exploratory study was then performed to examine the association of peripheral white blood cells telomere length with traditional and potential prognostic factors among 162 breast cancer patients consecutively recruited at the « Centre des maladies du sein Deschênes-Fabia » in Quebec City. This study identified a positive association between specific domains of physical activity and telomere length in peripheral white blood cells. Even though an association of telomere length with traditional breast cancer prognostic factors was not identified, the value of telomere length as a breast cancer prognostic marker deserves to be explored through an unbiased longitudinal survival study.

Introduction : Le but de cette étude est d’évaluer l’association entre (i) 8-hydroxy-2’-désoxyguanosine (8-OHdG), un marqueur de l’oxydation de l’ADN ; (ii) la longueur des télomères leucocytaires (LTL) ; et (iii) des variations alléliques de gènes impliqués dans l’oxydation de l’ADN et la LTL ; avec la survenue de complications rénales et vasculaires chez des personnes atteintes de diabète de type 1 (DT1). Participants et Méthodes : Les cohortes GENEDIAB et GENESIS ont inclus 494 et 662 participants avec un suivi moyen de 9±3 et 6±3 années, respectivement. Les concentrations plasmatiques de 8-OHdG ont été mesurées à l’inclusion et 27 SNPs ont été génotypés dans les 2 cohortes. La LTL a été mesurée par Q-PCR à l’inclusion dans la cohorte GENEDIAB. Résultats : Des concentrations plus élevées de 8-OHdG étaient associées à un DFG plus bas, une albuminurie plus haute à l’inclusion et à un risque plus élevé d’insuffisance rénale terminale (IRT) pendant le suivi. Les allèles mineurs A du rs7675998 (NAF1), G du rs2125173 et du rs10506083 (BICD1) étaient associés avec un risque élevé d’IRT pendant le suivi. La LTL n’était pas associée au risque d’IRT. En revanche les participants présentant les télomères les plus courts et les concentrations les plus élevées de 8-OHdG avaient un risque plus important d’amputation de membre inférieur. Conclusion : Des concentrations élevées du 8-OHdG et des polymorphismes des gènes NAF1 et BICD1, sont associés à la sévérité de la néphropathie diabétique dans 2 cohortes de patients diabétiques de type 1. La LTL semble être un marqueur du risque indépendant d’amputation, de même que le 8-OHdG
Introduction: The purpose of this study is to assess the association between (i) 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine (8-OHdG), a marker of DNA oxidation; (ii) leukocyte telomere length (LTL); and (iii) allelic variations of genes involved in DNA oxidation and LTL; with the occurrence of renal and vascular complications in people with type 1 diabetes. Participants and Methods: The GENEDIAB and GENESIS cohorts included 494 and 662 participants with an average follow-up of 9.3 and 6.3 years, respectively. Plasma concentrations of 8-OHdG were measured at baseline and 27 SNPs were genotyped in both cohorts. LTL was measured by Q-PCR at baseline in the GENEDIAB cohort. Results: Higher concentrations of 8-OHdG were associated with lower GFR, higher albuminuria at baseline, and a higher risk of end-stage renal disease (ESRD) during follow-up. Minor alleles A of rs7675998 (NAF1), rs2125173 and rs10506083 (BICD1) were associated with a high risk of ESRD during follow-up. LTL was not associated with the risk of ESRD. In contrast, participants with the shortest telomeres and the highest concentrations of 8-OHdG had a higher risk of lower limb amputation. Conclusion: High concentrations of 8-OHdG and NAF1 and BICD1 polymorphisms are associated with the severity of diabetic nephropathy in 2 cohorts of type 1 diabetic patients. LTL appears to be an independent marker of amputation risk, as well as 8-OHdG

Le glioblastome (GBM) est une tumeur cérébrale maligne de grade IV dont le pronostic est de 14,6 mois avec le traitement standard. Le pronostic des patients est difficile à préciser et de meilleures connaissances de révolution de ce cancer nous permettraient d’identifier de nouveaux marqueurs permettant d’estimer plus précisement le stade du cancer et ainsi, la survie des patients. L’équipe du Dr Ju Yan a étudié les profils de longueurs individuelles des télomères des cellules de patients normaux et de patients atteints de leucemie myéloïde chronique (LMC) avec les techniques d’analyse des fragments terminaux de restriction des télomères (TRF) et d’hybridation in situ observée en fluorescence de façon quantitative (Q-FISH). En utilisant les mêmes protocoles sur les GBM, nous avons évalué les longueurs individuelles des télomères et leurs profils. L’analyse complète de onze spécimens de GBM humains et de la lignée cellulaire de glioblastome U-87 MG nous a permis d’observer que les télomères 12p, 16p, 22q, 17p, 17q, 19p et 22q sont maintenus plus longs dans les profils de longueurs individuelles relatives. En comparant avec les données du Dr Yan, nous avons pu déterminer que les télomères 21p et 2q sont fréquemment observés parmi les télomères les plus courts dans les GBM et dans la LMC. Les comparaisons des télomères significativement plus courts à ceux plus longs nous ont permis d’identifier l’allongement des télomères 12p, 16p et 20q de même que le raccourcissement des télomères 3q, 9p et 22q comme étant des événements potentiellement spécifiques à révolution des GBM. Les télomères 12q et 22q ont été observés parmi les télomères les plus courts et parmi les plus longs dans différents cas de GBM et de LMC, suggérant que le maintien de la longueur et le raccourcissement de ces extrémités peuvent jouer un rôle dans l'évolution du cancer. L’utilisation du FISH multicolore (M-FISH) nous a permis d’identifier les chromosomes impliques de façon récurrente parmi les anomalies de nombre et de structure. Nous avons noté les délétions des chromosomes 1, 2, et 20 ainsi que des segments des chromosomes 6, 11q , 13q, 14q et 18. Au niveau des duplications, on retrouve majoritairement le bras court du chromosome 4 et un segment du chromosome 7. Nous avons aussi observé dans nos analyses que les chromosomes 1, 6, 12, 13, 22 et 14 sont particulièrement impliqués dans les réarrangements et leurs télomères sont fréquemment retrouvés dans les plus courts (1p, 1q, 13p, 22p et 6p). Globalement, nous avons observés que les tumeurs décrites comme étant agressives sont associées avec une survie courte après diagnostic et elles présentent des télomères courts et/ou plusieurs anomalies chromosomiques. Les tumeurs décrites comme étant indolentes sont associées avec une survie longue après diagnostic et elles présentent des télomères souvent de longueur normale et un nombre inférieur d’anomalies chromosomiques comparativement aux tumeurs agressives.

Telomeres play an important role in carcinogenesis. They assure immortalization of tumor cells by maintaining their length through the activation of telomerase or the alternative lengthening of telomere. Despite these mechanisms, telomeres of tumor cells are generally shorter than those of normal cells. In cancer cells, short telomeres promote chromosomal instability, which is one of the aggravating factors of neoplastic process. Also, the nuclear architecture of telomeres can be altered during carcinogenesis and cause genomic instability. To further understand the roles of telomeres in cancer, we studied the length of individual telomeres and their nuclear architecture in neoplastic cells. Using chronic myeloid leukemia (CML) as a model, we established the first length profile of all individual telomeres in cancer. We found that telomeres on chromosome arms Xp, 18p and 5p were among the longest while the shortest were on 21p and 21q . Also, by comparing with normal cells, we established that individual telomeres of CML cells had different shortening rates. Moreover, we noted the presence of long telomeres on some specific chromosome arms in CML cells. These data led us to explore different mechanisms of telomere length maintenance in CML cells and we showed that both telomerase and the ALT can be used to maintain their telomere length. Finally, the use of LoVo cell line, from colon carcinoma, allowed us to show that the profile of individual telomere length can be dissimilar in different cancers; and specific mutations of TP53 influence this profile in a same cancer cell. Therefore, the profile of individual telomere length of a cancer cell is defined by the genetic background of the individual, the tumor type, and the nature of the mutations. The study of nuclear architecture of telomeres was done in three different settings. First, we explored impacts on nuclear architecture of telomeres after exposing normal cells to DNA-damaging agents. We particularly observed the presence of telomeric aggregates and a change in the position of telomeres in response to UVB exposure. Next, we showed that remodeling of the nuclear architecture of telomeres could occur as early as the first clinical phase of CML. Moreover, we categorized CML cells into two groups according to the number of telomeric aggregates. Finally, we showed that the mutation TP53-R175H lead to greater alteration of the nuclear organization of telomeres and a genomic instability than the other studied TP53 mutations. The work, presented here, fosters our understanding on the involvement of telomeres in carcinogenesis and will serve as foundation for future studies on length of individual telomeres and their nuclear architecture in cancers.

La pathologie athéromateuse avec ses complications cardio-vasculaires reste aujourd'hui une des principales causes de mortalité dans les pays développés. Dans ce contexte, l'élaboration de nouveaux bio-marqueurs de la maladie athéromateuse occupe une place importante. Les objectifs de ces bio-marqueurs sont : de définir les populations les plus à risque de développer une complication cardio-vasculaire, de stratifier les groupes de patients de manière à optimiser leur prise en charge clinique et thérapeutique , de dévoiler de nouvelles cibles thérapeutiques dans le traitement de la pathologie. Dans ce contexte, nous avons ciblé trois bio-marqueurs d'intérêt à savoir la longueur des télomères leucocytaires (LTL) et le niveau d'expression leucocytaire des gènes c-Fos (impliqué dans les processus inflammatoires et oxydatifs) et OGG1 (nécessaire à la réparation des lésions oxydatives de l'ADN). Nous avons donc dans une première partie de ce travail voulu vérifier l'hypothèse selon laquelle la LTL pouvait être préservée par la prise régulière de statine, une thérapeutique ayant déjà démontré ses bienfaits en terme de prévention primaire et secondaire des maladies cardio-vasculaires. De plus, nous nous sommes intéressés aux possibles relations entre les niveaux d'expression des gènes c-Fos et OGG1 et la LTL. Nous nous sommes placés dans un contexte de patients à haut risque cardiovasculaire que représentent les patients en phase aigue de l'infarctus du myocarde (IDM). Ce travail a permis de montrer que la prise régulière de statine pouvait préserver la longueur des télomères leucocytaires et ce particulièrement chez les sujets les plus jeunes (moins de 64 ans), suggérant un nouvel effet " pléïotrope " des statines. Ce travail a également permis d'identifier les gènes c-Fos et OGG1 comme étant des acteurs potentiels du maintien de l'intégrité des télomères. La seconde partie de notre travail a porté sur une étude plus approfondie du niveau de transcription du gène c-Fos en relation avec l'un des principaux facteurs de risque de la maladie athéromateuse que représente le statut tabagique chez des patients présentant une maladie coronaire. Ce travail a permis de mettre en évidence pour la première fois une relation entre le niveau d'expression de c-Fos et le statut tabagique des sujets, suggérant que l'une des voies possibles de toxicité du tabac pourrait faire intervenir les voies de signalisations impliquant c-Fos. Ainsi, ce travail de thèse a permis de mettre en évidence trois bio-marqueurs intéressants dans le domaine de la pathologie athéromateuse : 1- La longueur des télomères leucocytaires qui peut être une des voies d'action bénéfique des statines en prévention précoce des maladies cardio-vasculaires, 2- Le niveau d'expression du gène OGG1 comme étant un des acteurs potentiels du maintien de l'intégrité des télomères, 3- Le niveau d'expression du gène c-Fos comme marqueur cumulatif d'exposition tabagique et potentiel acteur des effets délétères du tabac. Restent à préciser les mécanismes cellulaires et moléculaires mis en jeu et ainsi développer des stratégies thérapeutiques adéquates afin d'optimiser la prise en charge des patients souffrant de pathologies athéromateuses.

Résumé : Chez la levure Saccharomyces cerevisiae, la régulation de la longueur des télomères témoigne de la compensation entre mécanismes d'érosion (exonucléases, réplication semi-conservative et résection), facteurs d’élongation (la télomérase, transcriptase inverse à l'action retrouvée dans 90% des cancers humains) et actions de diverses protéines de régulation télomérique spécifiques, conférant aux télomères leur caractère de « capuchon » protégeant les extrémités des chromosomes eucaryotes. Afin de savoir si les gènes impossibles à déléter, car essentiels à la survie cellulaire, jouent aussi un rôle sur l’homéostasie télomérique, j'ai réalisé un criblage génétique utilisant des mutants tet-off de la levure pour lesquels la sous-expression considérable d'un gène essentiel a été induite de façon conditionnelle. Ceci permet d’étudier les effets qui en résultent sur l’homéostasie des télomères. Au total, mon travail a traité plus de 662 gènes essentiels pour lesquels j'ai analysé le phénotype de longueur des télomères de manière qualitative par comparaison des télomères de souches mutées par rapport à ceux de souches de type sauvage. Puis, grâce à l’amélioration technique que j'ai mise au point, la quantification de la taille des répétitions télomériques de 300 de ces souches a déjà pu être précisément analysée. Il est notable que tous les gènes essentiels étudiés ici ont des effets très différents qui résultent en des chromosomes possédant des télomères de longueur très inégale. Pour près de 40% des mutants analysés, les tailles de télomères sont apparues critiquement différentes de celles normalement présentées par la levure, beaucoup de ces gènes essentiels étant impliqués dans des mécanismes affectant le cycle cellulaire, la réparation, etc. La majorité des gènes criblés apporte un important complément d’information dans une littérature presque inexistante sur les effets de gènes essentiels de la levure au niveau de la biologie des télomères. C’est le cas des mutations de YHR122W (montrant des télomères long) et YOR262W (télomères courts), deux gènes qui sont apparus d'après mes résultats nécessaires au maintien de l'homéostasie télomérique (prenant place dans un grand ensemble de gènes que j’ai dénommé gènes ETL pour Essential for Telomere Length Maintenance).
Abstract : In the yeast Saccharomyces cerevisiae, the regulation of telomere length reflects the offset between erosion mechanisms (exonucleases, semi-conservative replication and resection), elongating factors (via the telomerase reverse transcriptase, which is found in 90 % of human cancers) and actions of various specific telomeric regulatory proteins, which collectively confer telomeres their property of being a "Cap" that protects the ends of eukaryotic chromosomes. To determine whether essential genes that can not be suppressed also play a role in telomere homeostasis, I realized a genetic screen with yeast tet-off mut ants in which a significant under-expression of an essential gene was induced. This allows to study the resulting effects on telomere homeostasis. Overall, my work dealt with more than 662 essential genes for which I analyzed the telomere length phenotypes qualitatively by comparing telomere lengths in mutant strains to those in wild-type strains. Furthermore, via technical improvements that I developed, a quantification of the sizes of telomeric repeats from 300 of these strains was determined. It is notable that all essential genes studied here have very different effects resulting in chromosomes with very unequal lengths of telomeres. For nearly 40% of the analyzed mutants, telomeres sizes appeared to be critically different from those in wt yeast. Many of these essential genes are involved in mechanisms affecting the cell cycle, DNA replication, DNA repair, etc. The majority of genes revealed in our screen provide important additional information to an almost non-existing literature on the effects of essential genes on yeast telomere biology. This is particularly the case for underexpressing the gene YHR122W (yielding long telomeres) and YOR262W (yielding short telomeres). Both genes hence emerged from my results as necessary to maintain telomere homeostasis and collectively they are part of a large set of genes I called ETL genes for Essential for Telomere Length.

La télomérase est essentielle pour le maintien des télomères. Elle compense le problème de réplication de l’ADN télomérique par l’ajout de séquences d’ADN aux extrémités des chromosomes. Chez l’humain, elle est très active dans les premiers stades du développement (embryon, fœtus). Puis, son activité est réprimée pour devenir indétectable dans la plupart des cellules. Ceci conduit au raccourcissement de l’ADN télomérique, à la déprotection de l’ADN et à un arrêt de division cellulaire, appelé senescence. Par contre, dans 90% des cellules de type cancéreux, elle est suractivée. Elle contribue donc à une capacité continue de la prolifération de ces cellules et à leur immortalisation. Notre organisme d’étude est la levure bourgeonnante, Saccharomyces cerevisiae. En plus de ses nombreux avantages d’utilisation, chez cette levure, la télomérase est exprimée constitutivement, ce qui signifie qu’elle nous rapproche le plus du contexte de cellule cancéreuse. Mon projet de maîtrise vise à étudier un des composants de la télomérase chez la levure S. cerevisiae, c’est-à-dire la sous-unité ARN, appelée Tlc1, et plus particulièrement une sous-partie de cet ARN, formant une jonction à trois branches (« Three Way Junction »). Jusqu’à présent, cette structure a été considérée comme étant non essentielle. Pourtant, cette structure très conservée a été démontrée comme étant essentielle à l’assemblage de la télomérase et à son activité, chez une grande variété d’espèces. Avec ce projet, j’ai tenté de déterminer si cette structure à trois branches a un quelconque rôle à jouer que ce soit dans l’assemblage ou dans l’activité de la télomérase. J’ai exploré cette structure en y réalisant des mutations et en analysant leurs effets sur la croissance cellulaire et sur la longueur des télomères. Parmi tous les mutants, la simple substitution d’un nucléotide spécifique, l’adénine 119, conduit à des télomères plus courts qui demeurent stables au fil des générations et les levures sont viables. De plus, ce raccourcissement est de l’ordre de la centaine de paires de bases lorsque la délétion d’une partie ou de la structure au complet est réalisée. C’est donc un raccourcissement significatif, représentant près d’un tiers de la longueur normale des télomères. Par ailleurs, sur des cellules présentant des télomères anormalement courts, l’ajout de ces mutations de la TWJ de TLC1 crée un phénotype létal.
Abstract : Telomerase is essential for telomere maintenance. It compensates for the End-replication problem by adding DNA sequences to the ends of chromosomes. In humans, telomerase is very active in the early stages of development (embryos, foetus). Later, its activity is repressed, and in most cells its activity becomes undetectable. This leads to telomere shortening, a deprotection of chromosome ends and to an arrest of cellular divisions, a highly regulated process also called cellular senescence. However, in cancer cells of 90% of all subtypes, telomerase is up-regulated. Hence, this enzyme promotes the proliferative capacity of cancer cells and their immortalization. The budding yeast Saccharomyces cerevisiae is our organism of study. In addition to its ease of access, telomerase is constitutively expressed in this yeast, which makes it a useful and inexpensive model of cancer cells. My master’s project aims at studying one of the telomerase components in S. cerevisiae, namely the RNA subunit Tlc1, and more specifically a part of this RNA, forming a Three-Way Junction (TWJ). So far, this structure was considered as non-essential for cell viability. However, this structure is highly conserved among species, and in diverse species it was shown to be crucial for telomerase assembly and activity. My project hence consisted in trying to determine whether or not this structure plays a role in telomerase assembly or activity. The requirements on this structure were explored by creating mutations and by analyzing their effects on cell growth and telomere length. Of all the mutants, a specific nucleotide substitution, Adenine 119 in the TWJ, leads to shortened telomeres, and this shortening is stable during further outgrowth. Furthermore, a telomere shortening of up to 100 base pairs is observed when a part or the complete TWJ structure is deleted. This shortening is quite significant as it represents about one third of the normal length of telomeres. Moreover, expressing these mutants of the TWJ in cells with short telomeres creates a synthetic lethal effect.

Les télomères sont des structures nucléoprotéiques qui coiffent et protègent les extrémités naturelles des chromosomes linéaires. En raison du rôle de l’érosion/l’allongement des télomères dans la progression du cancer et d’autres pathologies, des méthodes de mesure de leur longueur ont été développées. Les différentes techniques qui existent ainsi que leurs avantages et inconvénients sont présentées dans ce chapitre.

Les télomères sont des structures très dynamiques mais en même temps extrêmement bien conservées, essentielles pour la protection des extrémités chromosomiques. La longueur étant un paramètre essentiel de leur fonction de protection, le raccourcissement télomérique lié à l’âge ou au dysfonctionnement des mécanismes de maintenance (réplication, activité télomérase) ont un impact direct sur l’aptitude des cellules et organismes à survivre. Ce chapitre aborde plusieurs aspects fondamentaux de la biologie des télomères, notamment chez l’homme.