toggle
ICON
Haut de page
Taille du texte
Ajouter au favoris
Imprimer
Envoyer à un ami
Partager

Jean-Marc Egly

Biochimiste et généticien, né le 27 décembre 1945

Présentation Biographie Entretiens et documents Publications et ouvrages Pour en savoir plus

Jean-Marc Egly est né en Algérie, dans les Hauts Plateaux de l’Atlas saharien, à Aïn Séfra, entre les monts des Ksours et l’oasis de Tiout. Sous l’influence de parents enseignants et d’un chef de tribu maraboutique, figure charismatique du village et de toute la communauté musulmane, il commence très tôt à se forger ses valeurs d’ouverture et d’équité. Fondu dans une mosaïque culturelle œcuménique, faite d’Arabes, de Juifs, d’Africains, de “Pieds noirs”, il connaît l’insouciance et l’exaltation de l’enfance au grand air. C’est là, dans cet oasis devenu mythe fondateur de sa mémoire, que s’ancrent pour toujours ses racines d’indépendance, de liberté et de droiture. En 1956, brutalement arraché à sa terre et à lui-même, il échoue à Saint-Dié dans les Vosges. Il y découvre les brumes, le froid, les salles de classe humides et sombres. De cette époque, il gardera l’horreur des lieux fermés, de cette rupture, ainsi que le sentiment, qui ne devait plus le quitter, qu’il devait “faire quelque chose” pour recommencer à vivre, pour reconstruire, pour retrouver le fil du rêve, mais aussi pour aller plus loin encore dans la conquête de lui-même.

En 1970, Jean-Marc Egly passe sa thèse de chimie organique et devient docteur ès sciences de l’université Louis-Pasteur de Strasbourg. Pour mener ses recherches, il aurait pu choisir une université parisienne, mais à l’époque, il avait la candeur de placer les modestes attraits d’une petite ville de province qu’il trouvait jolie, plus haut que toute considération de carrière. Très tôt intéressé par les biomolécules et leurs interactions, il est rapidement attiré par la biologie et, la même année, on lui propose un poste d’assistant de biochimie à la faculté de médecine de Strasbourg. 

 

En 1976, il soutient une seconde thèse, en biochimie cette fois, sur les facteurs de traduction et leurs régulations. Cette thèse l’engage définitivement sur la voie naissante de la biologie moléculaire. Il aurait pu faire son post-doc à Harvard, mais sa fidélité à son passé était alors inconciliable avec l’adoption des modèles d’outre-Atlantique. C’est finalement en Suède, dans le laboratoire du Pr Jerker Porath, qu’il travaille durant une année et acquiert une maîtrise technologique de la séparation et de la purification des protéines, pierre angulaire de tous ses travaux futurs. C’est là également qu’il construit de nombreux supports chromatographiques et contribue à la mise sur le marché d’une quinzaine de produits de séparation de biomolécules.

À son retour, en 1978, il se lance dans ce qui devait représenter le grand défi des années 1980 : comprendre les mécanismes qui gèrent la transmission de l’information génétique et, plus particulièrement, ceux qui permettent l'expression et la régulation des gènes codant pour les protéines.

1988 : découverte du TBP, un premier facteur de la transcription

Dès son arrivée dans le laboratoire de Pierre Chambon, Jean-Marc Egly met en jeu son expertise technologique pour essayer d’élucider les mécanismes d’initiation de la transcription d’ADN en ARN. Alliant méthodologie scientifique, rigueur et patience, Jean-Marc Egly et son équipe vont identifier les différents composants participant à la transcription de l’ARN messager, précurseur de la synthèse des protéines.

Ainsi, en janvier 1988, quand après un inlassable travail de purification en chambre froide, confrontant l’équipe à une reformulation incessante de l’introuvable facteur, une ombre ténue se dessina enfin. En lumière rasante, à la surface d’un énième auto-radiogramme, l’émotion fut à son comble : la TBP (TATA-Box Binding Protein) existait bel et bien. Une autre épreuve commença alors, celle de la vérification, par des contrôles multiples, de tous les arguments apportant la preuve de l’existence de la TBP. Un composant essentiel de l’expression des gènes codant pour les protéines venait ainsi d’être identifié. Ce facteur reconnaissait sa séquence promotrice, communément appelée “TATA-Box”, localisée à une distance définie (30 nucléotides) en amont du site d’initiation de la transcription et permettait l’arrivée et le positionnement de l'ARN polymérase et de ses cofacteurs, pour lire le gène et synthétiser l’ARN correspondant.

De nouvelles expériences, permettant de reconstituer in vitro la réaction de transcription ou de lecture des gènes, sont mises au point pour étudier les fonctions de la TBP. Entre 1988 et 1991, le rôle majeur du facteur TBP est montré. Cette protéine est en lien avec les trois ARN polymérases et commune à la synthèse de toute forme d’ARN. Pivot central incontournable de la transcription des trois classes de gènes, sa séquence est très conservée dans sa partie terminale, quelles que soient les espèces. Fixée à sa séquence promotrice, elle recrute l’ARN polymérase et ses facteurs de régulation pour la synthèse de l’ARN. Elle est également la cible de différents facteurs de régulation de l'expression des gènes, les TAF (TBP Associated Factors). Purifiée à partir d’extraits de levure, elle peut fonctionner avec les autres facteurs de transcription d’origine humaine, y compris l’ARN polymérase II, ce qui fait de ce mécanisme, un mécanisme conservé au cours de l’évolution. La découverte de la TBP relança de nombreux travaux dans le monde et le clonage du facteur TBP humain fut publié simultanément par cinq groupes.

1993 : découverte de TFIIH, le complexe qui lie transcription et réparation

Pour reconstituer un système permettant de tester l’activité du facteur TBP et d’évaluer sa capacité à participer à la synthèse de l’ARN in vitro, il fallait disposer de diverses fractions de protéines. Or, compte tenu de la faible concentration de ces facteurs de transcription, leur purification nécessitait la mise en œuvre d’un système de production de cellules HeLa en bioréacteur permettant d’atteindre des forts taux de production. Jean-Marc Egly conçoit une véritable “usine à cellules”, qui fut fabriquée et installée à l’Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (IGBMC).

C’est grâce à la mise au point de ce dispositif extrêmement sophistiqué que, en 1991, TFIIH, complexe protéique transcriptionnel majeur, également impliqué dans la réparation de l’ADN et la régulation du cycle cellulaire, fut identifié et purifié. Il reste alors à en identifier et caractériser chacune des sous-unités.

Ce programme est réalisé dans un projet collectif auquel contribuent dix étudiants et post-doctorants, chacun d’eux prenant en charge une partie, comme le montre la liste suivante : Cyclin H : J Adamszewski ; MAT1 : M Rossignol ; cdk7 : R Roy ; XPB et XPD : L Schaeffer ; p62 : L Fischer et M Gérard ; p52 : JC Marinoni ; p44 : S Humbert ; p34 : V Moncollin ; p8/TTD-A : F Coin..

Pourtant, l’histoire commence plutôt mal. La première sous-unité mise en évidence, qui s’avère être la plus grosse du complexe, est XPB. Paradoxalement, sa découverte est d’abord à l’origine d’une grande déconvenue. À la recherche d’un facteur de transcription, Laurent Schaeffer, en charge de ce travail, identifie la séquence qu’il vient d’obtenir comme étant un acteur des mécanismes de la réparation de l’ADN ! Une fois la déception, le dépit et la colère passés, on apprend que le groupe de JHJ Hoeijmakers, en Hollande, dans un tout autre contexte, avait identifié le gène dont le produit était une partie de ce que l’équipe de Jean-Marc Egly avait d’abord pris pour un artéfact. La perplexité ne dure que quelques jours, “le temps de comprendre que nous n’avions pas compris”. En fait, cet artéfact correspond au gène ERCC3 (Excision Repair Cross Complementary Factor) appelé également XPB. Jean-Marc Egly et ses collaborateurs ont en fait démontré qu’un facteur identifié au départ comme transcriptionnel peut, au travers de ses mêmes activités enzymatiques, agir dans un second mécanisme crucial pour la vie de la cellule : la réparation de l’ADN. Ainsi, au niveau de la transcription, après avoir reconnu le promoteur, TFIIH permet l’ouverture des deux brins pour que la polymérase lyse le brin codant et synthétise l’ARN correspondant. Au niveau de la réparation, TFIIH, attiré soit par la présence de l'ARN polymérase bloquée au niveau de la lésion (dans le cas de la réparation couplée à la transcription), soit par celle de XPC au niveau de la réparation globale du génome, autorise l’ouverture de l’ADN autour du dommage. La publication paraît en 1993 dans Science qui, dans son éditorial annuel, fait de ce complexe la découverte de l’année (“DNA Repair, the molecule of the year”).

Les années suivantes sont consacrées à la description de TFIIH. Le complexe est composé de deux sous-complexes : le core (XPB, p62, p52, p44, p34 et p8) et le complexe CAK (Cdk Activating Kinase : cdk7, Cyclin H et MAT1), reliés entre eux par la sous-unité XPD. Trois activités enzymatiques peuvent s’exprimer dans TFIIH : les hélicases XPB et XPD, et la kinase cdk7. Les points de contrôle, donc de régulation, des différents mécanismes orchestrant la succession des événements de la vie de la cellule devaient impliquer les activités enzymatiques hélicase, ATPase et/ou kinase présentes dans le complexe, ainsi que leurs interactions avec leurs partenaires pour permettre la lecture des gènes (la transcription) et le maintien de leur intégrité (la réparation).

TFIIH et maladies génétiques

Des mutations dans les sous-unités XPB, XPD et p8 sont à l’origine de deux maladies génétiques graves : le Xeroderma pigmentosum et la trichothiodystrophie, parfois associées au syndrome de Cockayne. Ces maladies, définies à l’origine comme maladies de la réparation de l’ADN, se caractérisent notamment par une grande photosensibilité (pouvant conduire à des mélanomes) et par des problèmes de croissance et de retard mental.

XPD

Il était communément admis que les mutations de XPB et XPD retrouvées chez les patients ayant un Xeroderma pigmentosum affectaient la réparation de l’ADN. Mais les relations entre les mutations et les phénotypes des patients n’étaient pas comprises. La cartographie des mutations retrouvées chez plus d'une cinquantaine de patients Xeroderma pigmentosum-D, tous déficients dans le système de réparation par excision de nucléotides ou NER (Nucleotide Excision Repair), révéla que 90 % des mutations étaient localisées dans la région du gène codant pour l'extrémité carboxy-terminale de XPD. Après avoir produit des protéines recombinantes, Jean-Marc Egly et son équipe analysent d'abord l'activité hélicase de divers mutants XPD reproduisant les mutations retrouvées chez certains patients. Contrairement à ce qui était attendu, certaines de ces mutations n’affectaient pas l’activité hélicase de XPD. En revanche, il fut montré, par la suite, que XPD était régulé, au sein de TFIIH, par p44, une autre sous-unité du complexe et que les protéines XPD, produits des gènes mutés dans la région carboxy-terminale, n'interagissaient pas avec p44. Celui-ci, considéré comme la sous-unité régulatrice de l'enzyme hélicase, ne peut donc plus jouer son rôle d'activateur et l'activité hélicase XPD au sein du complexe TFIIH est alors trop faible pour assurer une ouverture normale de l'ADN autour de la lésion. L'incision, puis l’excision, du brin endommagé ne peuvent alors se réaliser et il n’y a donc pas de réparation. Ce défaut d'interaction entre XPD et son régulateur permet d'expliquer le défaut de réparation de l'ADN et donc une partie du phénotype NER observé chez les patients Xeroderma pigmentosum-D.

XPB

La forme de Xeroderma pigmentosum associée à des mutations de la sous-unité XPB est une maladie récessive très rare. L’équipe de Jean-Marc Egly montre que les mutations de XPB empêchent l’ouverture optimale de la séquence promotrice de certains gènes (séquence qui contient le site d’initiation de la transcription), ce qui explique le faible niveau de leur transcription. Une ouverture minimale du promoteur empêche, en effet, l'ARN polymérase II, enzyme clé de la synthèse de l’ARN, de s’insérer entre les deux brins pour lire les séquences codantes.

p8/TTD-A

La trichothiodystrophie est une maladie rare qui se caractérise par un retard du développement et un déficit en protéines riches en acides aminés soufrés au niveau des cheveux et des ongles. Dans un premier temps, Jean-Marc Egly et ses collaborateurs montrent qu'une diminution de la concentration cellulaire de TFIIH est associée à cette maladie. En cas d’agression génotoxique, certaines cellules ne peuvent ni mettre en place efficacement leur système de réparation des lésions de l’ADN, ni transcrire correctement certains gènes. Ce défaut cellulaire peut être compensé par la micro-injection de TFIIH dans la cellule ou par la stimulation de sa synthèse. Ces chercheurs ont montré, récemment, que la trichothiodystrophie est due à une mutation de p8/TTD-A, une des sous-unités de TFIIH indispensable à la réaction de réparation de l’ADN et qui semble maintenir l’intégrité de TFIIH. La mutation de p8/TTD-A expliquerait donc la faible concentration cellulaire de TFIIH observée chez ces patients.

Mise en évidence du mécanisme de réparation par excision de nucléotides

Afin de comprendre comment TFIIH pouvait passer du mode réparation au mode transcriptionnel, il fallait d’abord connaître avec précision son rôle dans chacun des deux mécanismes et préciser la fonction de chaque sous-unité lors des différentes étapes des mécanismes de réparation et de transcription. Jean-Marc Egly et ses collaborateurs étudient alors les activités hélicase, l’activité d’ouverture de l’ADN, l’empreinte des facteurs sur l’ADN lésé, les activités endo-nucléosiques et purifient tous les autres facteurs qui, avec TFIIH, participent à la réparation de l’ADN endommagé. Ils mettent ainsi en évidence le mécanisme, jusque-là inconnu, de réparation de l’ADN par excision de nucléotides.

Tous ces travaux ont nécessité la mise au point d’outils aussi nombreux que complexes. Pour comprendre les mécanismes moléculaires qui orchestrent les différentes étapes de la réaction de transcription, il faut en effet disposer de systèmes de transcription et/ou de réparation reconstitués. Cela nécessite de pouvoir produire dans des systèmes d'expression tous les facteurs de transcription et de réparation, certains d'entre eux étant composés de plusieurs sous-unités. C’est ce projet ambitieux qui, depuis 1992, supporte l’étude des sous-unités de TFIIH : construction de différents vecteurs, test de différents systèmes d'expression, surproduction et purification des différentes sous-unités, production des anticorps correspondants. C’est ainsi qu’a pu être reconstitué pour la première fois un facteur recombinant, TFIIH, contenant les dix sous-unités. Après infection de cellules d’insectes par des bacculovirus exprimant chacun une des sous-unités de TFIIH, des facteurs TFIIH recombinant qui possédaient des mutations soit annihilant leur fonction enzymatique, soit mimant les mutations trouvées chez les malades XP-B ou XP-D ont pu être produits. Ces technologies particulièrement sophistiquées sont aujourd’hui indispensables à l’analyse des effets de toute modification des sous-unités.

Découverte d’un mécanisme transcriptionnel essentiel pour la phosphorylation des récepteurs hormonaux

Chez les patients affectés d’un Xeroderma pigmentosum, certains symptômes (défauts de croissance, maigreur, certaines formes de démyélinisation…) sont reliés à une expression insuffisante de gènes n’ayant pas été transcrits en raison d’une mauvaise réparation, sans que l’on sache expliquer pourquoi. Or, certains travaux ont montré la tendance de TFIIH à utiliser certains récepteurs nucléaires comme substrat, notamment le récepteur de l’acide rétinoïque, dont le ligand est d’ailleurs utilisé comme thérapeutique pour ralentir l’apparition de tumeurs chez certains de ces malades. Ces données suggéraient que les phénotypes cliniques identifiés pouvaient être mis sur le compte d’une mauvaise réponse à des stimuli hormonaux. Jean-Marc Egly et son équipe montrent alors comment des mutations dans la sous-unité XPD peuvent indirectement inhiber la transcription, en entraînant, par exemple, la fragilisation de certaines interactions intramoléculaires avec d’autres composants de TFIIH, comme p44, empêchant du même coup le positionnement correct du complexe CAK au sein de TFIIH et, par extension, de TFIIH lors de la formation du complexe transcriptionnel. Le fonctionnement de cdk7 étant perturbé, il en résulte une altération du mode de phosphorylation de certains récepteurs nucléaires ou de leurs partenaires activateurs, ainsi qu’une dérégulation de l’expression des gènes dépendants.

Ces résultats apportent non seulement un début d’explication au phénotype Xeroderma pigmentosum-D, mais éclairent également des mécanismes de régulation de l’expression des gènes par les récepteurs hormonaux. Ils sont confirmés par des travaux, toujours en cours, sur des modèles animaux XPD/TTD, présentant des mutations similaires à celles identifiées chez les malades. L’étude de ces modèles a permis de constater une diminution de la masse adipocytaire, ainsi que l’apparition de plaques “nécrosées”, notamment au niveau du foie. Dans ce dernier cas, des analyses biochimiques révèlent que certains récepteurs nucléaires, comme les PPAR, ne sont pas phosphorylés et ne peuvent donc réguler l’expression des gènes dépendants impliqués dans le métabolisme lipidique.

TFIIH à l'origine des syndromes cliniques de transcription ?

La découverte de TFIIH et de son rôle dans le mécanisme de transcription-réparation de l’ADN représente donc une découverte fondamentale majeure. Le laboratoire de Jean-Marc Egly a montré, par la suite que, grâce à l'action des sous-unités XPD ou p8/TTD-A, après micro-injection de TFIIH dans des cellules de patients atteints de certaines formes de trichothiodystrophie, la restauration de la réparation de l'ADN est effective.

De la même façon, certains symptômes cliniques, comme l'hyperpigmentation de la peau à la suite d’une exposition prolongée au soleil et la cancérisation, telle qu’observée chez de nombreux malades atteints de Xeroderma pigmentosum, peuvent s'expliquer par des défauts des réactions de réparation de l'ADN à la suite d’une exposition à des radiations ultraviolettes ou à l'action de certains mutagènes.

En revanche, d’autres symptômes comme les cheveux ou les ongles cassants, les ichtyoses, la multiplication des caries dentaires, la dégradation du nerf optique, les retards dans le développement physique, mental ou sexuel, étaient difficilement compréhensibles sur la base d'une déficience du mécanisme de réparation de l'ADN endommagé. Il existait, en outre, un dogme selon lequel un facteur de base de la transcription ne pouvait être muté sans conséquences létales pour la vie de la cellule, voire de l'individu. Jean-Marc Egly et ses collaborateurs pensent pourtant que certains phénotypes résultent d’un défaut de TFIIH susceptible d’inhiber non seulement la réparation, mais également la transcription et donc l'expression d'un gène particulier. De fait, leurs travaux montrent que des mutations dans les sous-unités XPB et XPD de TFIIH sont bien à l’origine de maladies génétiques que l’on peut qualifier de “syndromes transcriptionnels”.

TFHII, cible du virus de la fièvre hémorragique de la Vallée du Rift

Le virus de la fièvre hémorragique de la Vallée du Rift, transmis par les moustiques, est une maladie émergente responsable, notamment en Afrique, de fièvres hémorragiques sévères chez l’homme et de vastes épidémies chez l’animal. L’équipe de Jean-Marc Egly et celle de Michèle Bouloy, de l’Institut Pasteur, montrent que l’infection par le virus s’accompagne, chez l’hôte, d’une suppression de la synthèse d’ARN cellulaire et d’une diminution parallèle de la concentration de TFIIH. Les deux équipes découvrent que la protéine virale NSs forme avec p44 des structures filamenteuses contenant également XPB. NSs non seulement séquestre les sous-unités p44 et XPB, mais entre en compétition avec XPD, le partenaire naturel de p44 au sein de TFIIH. Ainsi, NSs empêche l’assemblage des sous-unités de TFIIH et déstabilise la vie de la cellule hôte. Ces travaux devraient permettre de mettre au point des thérapeutiques spécifiques contre l'infection par le virus de la fièvre de la Vallée du Rift.

Le groupe de Jean-Marc Egly a pu faire de la recherche appliquée, en créant des supports chromatographiques pour purifier des complexes protéiques ou analyser les conséquences de médicaments dérivées du cisplatine sur des cellules cancéreuses, de la recherche clinique en analysant les conséquences des mutations sur les malades atteints de syndrome de la réparation et d’expliquer leurs phénotypes, et de la recherche fondamentale, en expliquant les mécanismes de régulation de l’expression des gènes, à savoir transcription et réparation.

Voir Modifier Créer ici
Facebook Twitter Google+ Linkedin Viadeo Delicious StumbleUpon Evernote Scoop it Netvibes