Xeroderma pigmentosum : understanding pigmentation in addition to the initiation and progression of skin cancer

Le xeroderma pigmentosum (XP) est une affection autosomique récessive avec déficience dans un système de réparation de l'ADN appelé réparation de l'excision des nucléotides (NER). Le XP comprend 7 groupes de complémentation, de XPA à XPG. Le xeroderma pigmentosum type C (XPC) est l'une des formes les plus courantes en Europe, aux Etats-Unis et au Japon. Les hétérozygotes ne sont pas affectés, alors que les homozygotes ont une sensibilité au soleil précoce et sévère qui endommage la peau et les yeux. La maladie commence au début de la vie avec la première exposition à la lumière du soleil. L'âge médian d'apparition est de 1 à 2 ans, la peau présentant rapidement les signes associés habituellement à des années d'exposition au soleil. Le terme XP fait référence au phénotype qui inclut la xérose et l'hyperpigmentation. Cependant, l'altération du phénotype pigmentaire de la peau associée aux effets du rayonnement UV, qui est parmi les premières manifestations cliniques dans la plupart des troubles NER, a été relativement négligée jusqu'à présent, sans étude systématique. En conséquence, l'objectif principal de cette thèse est d'étudier le mécanisme par lequel la déficience en protéine XPC affecte la pigmentation. Nos données cliniques ont révélé que les manifestations pigmentaires chez les patients XP-C apparaissent progressivement pour être manifestes vers l'âge de deux ans sous forme, dans les zones exposées au soleil, de nombreuses taches hypo- et hyper-pigmentées. De plus, le phénotype pigmentaire (c'est-à-dire la distribution des taches hypo- et hyper-pigmentées) des patients XP-C examiné sur une longue période de temps a révélé un profil relativement stable dans l'espace. L'analyse des zones hypo- et hyper-pigmentées de la peau chez les patients XP-C a montré que le nombre de mélanocytes et la quantité de mélanine sont significativement diminués dans la zone hypo pigmentée. L'analyse protéomique sur les taches hypo- et hyper-pigmentées a été réalisée et a permis d’identifier des voies de signalsation d’intérêt. Pour étudier en détail le mécanisme moléculaire soustendant l'effet de la déficience en XPC sur la pigmentation, nous avons utilisé la peau reconstruite humaine, qui reproduit de nombreuses caractéristiques morphologiques et moléculaires de la peau humaine. Les résultats montrent que l'extinction du gène XPC dans les mélanocytes en utilisant la technologie CRISPR/ Cas9 pourrait être utilisé comme un modèle pour reproduire la maladie en raison de la rareté des patients.Xeroderma pigmentosum (XP) is an autosomal recessive disorder with deficiency in aDNA repair system called nucleotide excision repair (NER). XP comes into 7 complementationgroups, XPA-XPG. Xeroderma pigmentosum type C (XPC) is one of the morecommon forms in Europe, USA and Japan. Heterozygotes are unaffected, while homozygoteshave an early and severe sun sensitivity which damages the skin and eyes.The disease begins in early life with the first exposure to sunlight. The median age ofonset is 1–2 years of age, with skin rapidly exhibiting the signs associated with years ofsun exposure. The term XP refers to the phenotype that includes xerosis and hyperpigmentation.However, alteration in the skin pigmentary phenotype associated with theeffects of UV radiation which is among the first clinical manifestations in most of theNER disorders, has been neglected up to now and it has not studied in detail. Accordingly,the main objective of this thesis is to investigate the mechanism by which XPC deficiencyaffects pigmentation.Our clinical data revealed that pigmentary manifestations in XP-C patients often appearprogressively and are characteristic by two years of age as an abnormal increasednumber of lentigines in sun-exposed areas with the typical appearance of hypo- andhyperpigmentation spots. Moreover, pigmentary phenotype (i.e. distribution of hypoandhyper-pigmented spots) of XP-C patients examined over a long period of time revealeda relatively spatially stable profile. Analysis of the hypo- and hyper-pigmentedareas of the skin isolated from XP-C patients showed that the number of melanocytesand melanin quantity are significantly decreased in the hypo-pigmented area. Proteomicanalysis on hypo- and hyper-pigmented spots identified some molecular targets thatwere expressed differently in these spots. To investigate in detail the molecular mechanismunderlying the effect of XPC deficiency on pigmentation, human reconstructedskin, which mimics many morphological and molecular characteristics of normal humanskin was used for modeling XPC. Our results showed that silencing of XPC inmelanocyte using CRISPR/ Cas9 technology could be used as a useful model to counteractthe scarcity of patient samples