Senescence is defined as a stress-induced durable cell cycle arrest. We herein revisit the origin of two of these stresses, namely mitochondrial metabolic compromise, associated with reactive oxygen species (ROS) production, and replicative senescence, activated by extreme telomere shortening. We discuss how replication stress-induced DNA damage of telomeric DNA (telDNA) and mitochondrial DNA (mtDNA) can be considered a common origin of senescence in vitro, with consequences on ageing in vivo. Unexpectedly, mtDNA and telDNA share common features indicative of a high degree of replicative stress, such as G-quadruplexes, D-loops, RNA:DNA heteroduplexes, epigenetic marks, or supercoiling. To avoid these stresses, both compartments use similar enzymatic strategies involving, for instance, endonucleases, topoisomerases, helicases, or primases. Surprisingly, many of these replication helpers are active at both telDNA and mtDNA (e.g., RNAse H1, FEN1, DNA2, RecQ helicases, Top2α, Top2β, TOP3A, DNMT1/3a/3b, SIRT1). In addition, specialized telomeric proteins, such as TERT (telomerase reverse transcriptase) and TERC (telomerase RNA component), or TIN2 (shelterin complex), shuttle from telomeres to mitochondria, and, by doing so, modulate mitochondrial metabolism and the production of ROS, in a feedback manner. Hence, mitochondria and telomeres use common weapons and cooperate to resist/prevent replication stresses, otherwise producing common consequences, namely senescence and ageing.

All cancer cells need to maintain functional telomeres to sustain continuous cell division and proliferation. In human diffuse gliomas, functional telomeres are maintained due either to reactivation of telomerase expression, the main pathway in most cancer types, or to activation of a mechanism called the alternative lengthening of telomeres (ALT). The presence of IDH1/2 mutations (IDH-mutant) together with loss of ATRX expression (ATRX-lost) are frequently associated with ALT in diffuse gliomas. However, detection of ALT, anda fortioriits quantification, are rarely, if ever, measured in neuropathology laboratories. We measured the level of ALT activity using the previously described quantitative “C-circle” assay and analyzed it in a well characterized cohort of 104 IDH-mutant and ATRX-lost adult diffuse gliomas. We report that in IDH-mutant ATRX-lost anaplastic astrocytomas, the intensity of ALT was inversely correlated with age (p < 0.001), the younger the patient, the higher the intensity of ALT. Strikingly, glioblastomas having progressed from anaplastic astrocytomas did not exhibit this correlation. ALT activity level in the tumor did not depend on telomere length in healthy tissue cells from the same patient. In summary, we have uncovered the existence, in anaplastic astrocytomas but not in glioblastomas with the same IDH and ATRX mutations, of a correlation between patient age and the level of activity of ALT, a telomerase-independent pathway of telomere maintenance.

Le complexe Shelterin, composé de 6 protéines (POT1 / TRF1 / TRF2 / TIN2 / RAP1 et ACD) joue un rôle majeur au niveau des télomères. Ainsi, il permet la protection de l’extrémité simple brin par la formation de la D-loop, la régulation de la signalisation des voies de dommages à l’ADN ; il participe à la réplication des télomères et contrôle l’accessibilité et la processivité de la télomérase, unique enzyme permettant l’allongement des télomères. Au cours de cette thèse, mon travail s’est organisé autour de 2 principaux axes, le premier, fondamental s’est intéressé aux effets extra-télomériques de la protéine ACD (anciennement appelée TPP1). Le deuxième, plus transversal s’est attardé sur les processus de maintenance des télomères dans le cas des gliomes. Concernant le premier aspect, il est maintenant connu que la protéine ACD fait le lien entre TIN2 et TERT (sous unité catalytique de la télomérase) aux télomères. Ces deux protéines peuvent aussi partiellement se localiser à la mitochondrie et y possèdent alors divers effets sur le métabolisme, la régulation du stress oxydant ou encore la mitophagie. Ainsi, et suite à des prédictions in silico de potentiel MTS pour ACD, nous avons émis l’hypothèse qu’ACD pourrait être le partenaire manquant de TIN2 et TERT à la mitochondrie. Dans ce cas il restait alors à identifier ses fonctions mitochondriales. Après avoir démontré la localisation partielle d’ACD à la mitochondrie par différentes méthodes, nous avons pu mettre en évidence son influence dans la protection contre le stress oxydatif. Ainsi la surexpression d’ACD réduit la production secondaire de radicaux oxygénés mitochondriaux et la perte d’ADN mitochondrial. Le stress oxydatif causant la réduction des foci mitochondriaux d’ACD. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés aux mécanismes de maintenance des télomères (TMM) que les cellules cancéreuses acquièrent afin d’outrepasser la sénescence réplicative. Dans ce sens, les tumeurs peuvent réactiver la télomérase (95% des cas) ou utiliser un processus alternatif (ALT) basé sur la recombinaison homologue (5% des cas). Pour les gliomes, jusqu’à 25% des tumeurs utilisent le processus ALT, associé à la perte d’ATRX, les autres gliomes utilisent la télomérase et présentent classiquement une mutation du promoteur de TERT (TERTmt). Ces deux marqueurs moléculaires ont par ailleurs une valeur diagnostique et pronostique et font parties des critères de classification histo-moléculaire de l’OMS . Or, de 4 à 28% des gliomes (selon les sous-types) ne possèdent ni altération d’ATRX ni mutation de TERT suggérant une activation de l’un des TMM par d’autres altérations voire d’autres voies. Dans ce sens, nous avons développé un test mesurant le TMM vrai en nous basant sur la recherche des c-circle (un marqueur du ALT) et proposé un algorithme breveté (TeloDiag) prenant en compte ce TMM, les mutations d’IDH et le grading histologique. Le TeloDiag permet de re-classer 38% des gliomes atypiques (au niveau moléculaire). Il a généré une nouvelle catégorie de tumeurs de haut grade IDHwt et ALT+, n’existant pas dans la classification OMS et montrant une tendance à un meilleur pronostic que les glioblastomes IDHwt (TERTmt). Enfin, nous avons apporté la preuve de concept de la faisabilité de ce test en circulant, pour les astrocytomes IDHmt.

Etude comparative de la mémoire épisodique chez la seiche commune (Sepia officinalis) et le geais des chênes (Garrulus glandarius): Pendant longtemps, le voyage mental dans le temps a été considéré comme unique à l’humain. Selon des auteurs, les animaux ne pourraient pas se projeter dans le passé ou le futur parce qu’ils sont ancrés dans le présent. Néanmoins, pendant les 30 dernières années les chercheurs ont apporté des connaissances considérables sur les capacités des animaux à se souvenir de leur passé et à anticiper leur futur. Même si les opinions ont évolué, le débat sur l’unicité du voyage mental dans le temps est toujours d’actualité. Le but de ma thèse est d’apporter de nouvelles données sur les capacités des animaux à se souvenir du passé et à anticiper le futur. Plus particulièrement, je me suis intéressée à la mémoire de la source, qui est la capacité de retrouver l’origine d’un souvenir, chez deux espèces animales très éloignées, la seiche commune Sepia officinalis, et le geai des chênes, Garrulus glandarius. Les résultats ont montré que les seiches étaient capables de résoudre une tâche de discrimination perceptive, montrant qu’elles pouvaient discriminer et retenir leurs propres perceptions après un délai de 3 heures. Les geais, eux, ont révélé des différences mâles/femelles inattendues concernant leur capacité d’encoder et de retrouver une information contextuelle non-intentionnelle (source contextuelle). Une étude sur le comportement orienté vers le futur a montré que les seiches étaient capables de prendre une décision dans le présent en fonction de ce qu’elles avaient appris dans le passé, et en fonction des conditions expérimentales futures. Une étude préliminaire sur la planification a également apporté des résultats prometteurs sur la capacité des seiches à anticiper leurs besoins futurs. Enfin, nous avons pu explorer et mettre en lumière pour la première fois les substrats neuroanatomiques de la mémoire de type épisodique chez la seiche. Ces résultats permettent d’enrichir nos connaissances sur le voyage mental dans le temps chez la seiche et chez le geai, suggérant que cette capacité cognitive complexe peut avoir évolué sous différentes contraintes environnementales.