L'enzyme clé TOP3A découverte comme contrôlant le mécanisme de survie des télomères dans le cancer

**Pourquoi c'est important :** Au moins 10 à 15 % de tous les cancers, notamment l'ostéosarcome (~45 %) et le glioblastome (~33 %), survivent sans télomèrase en utilisant l'ALT — une voie de recombinaison homologue qui maintient les télomères suffisamment longs pour une prolifération illimitée. Contrairement aux inhibiteurs de la télomèrase, il n'existe actuellement aucun médicament approuvé ciblant l'ALT, ce qui rend les découvertes mécanistiques dans ce domaine directement pertinentes pour le développement de nouvelles thérapies anticancéreuses.

**Ce qui a été étudié :** Cette étude du NCI a examiné le rôle de la topo-isomérase IIIα (TOP3A), une enzyme de type IA normalement impliquée dans le démêlage de l'DNA lors de la réplication et dans la résolution des jonctions de Holliday, au niveau des télomères ALT. Les chercheurs ont utilisé la microscopie par immunofluorescence, des tests de proximité par ligation, le RNA FISH, le FISH natif des télomères, le western blotting, des expériences de chasse au cycloheximide, l'analyse du cycle cellulaire et des étalements de chromosomes en métaphase dans des lignées cellulaires ALT (U2OS, SAOS2, HU09), comparées à des témoins positifs pour la télomèrase (SJSA-1, HT1080). Ils ont également eu recours au silençage de TOP3A par siRNA et à la surexpression d'un mutant auto-toxique de TOP3A (R364W) qui génère des pontages ADN-protéine irréversibles.

**Principaux résultats :** TOP3A a co-localisé avec la protéine shelterin TERF2 dans 93 % des cellules U2OS ALT, mais était absente des télomères dans les cellules positives pour la télomèrase. Le silençage de TOP3A a démantelé les corps nucléaires PML associés à l'ALT (APBs) et réduit le recrutement de l'hélicase BLM aux télomères. Il a également diminué de façon spectaculaire les signaux d'DNA télomérique simple brin du brin C (ssTeloC) — une caractéristique de l'ALT — ainsi que les foyers d'ARN TERRA aux télomères, sans réduire la transcription de TERRA, ce qui indique un défaut de recrutement plutôt que d'expression. Le western blotting et les expériences de chasse au cycloheximide ont montré que la perte de TOP3A déstabilisait sélectivement les composants shelterin (TERF2, TERF1, POT1) et les membres du complexe BTRR (BLM, RMI1) spécifiquement dans les cellules ALT. Les étalements chromosomiques ont révélé des télomères fragiles, diffus et hyperbrillants après déplétion de TOP3A. De manière critique, l'introduction du mutant toxique R364W de TOP3A, qui forme des pontages ADN-protéine, a également perturbé les foyers TERRA et réduit les niveaux de TERF2, ce qui suggère que le piégeage de TOP3A sur l'DNA est aussi délétère pour les télomères ALT que sa suppression totale.

**Implications :** TOP3A semble résoudre des intermédiaires d'DNA complexes — jonctions de Holliday, extensions de boucles D, superhélices hypernégatives — générés lors de la réplication induite par cassure associée à l'ALT. Étant donné que sa fonction télomérique est spécifique à l'ALT et dispensable dans les cellules positives pour la télomèrase, elle représente une cible thérapeutique prometteuse avec une fenêtre thérapeutique potentiellement favorable. Le concept du mutant auto-toxique R364W suggère en outre que des petites molécules piégeant TOP3A sous forme de complexe de clivage pourraient tuer sélectivement les cancers ALT.

**Mises en garde :** Toutes les expériences ont été menées sur des lignées cellulaires ; une validation in vivo dans des modèles animaux est nécessaire. Le mécanisme moléculaire par lequel TOP3A stabilise les niveaux de protéines shelterin (que ce soit via une interaction directe, une protection contre la dégradation protéasomale ou une autre voie) reste à élucider complètement. Il est également incertain que le rôle de TOP3A dans l'ALT s'étende à tous les sous-types de cancers ALT au-delà des lignées dérivées d'ostéosarcome.