Thèse Couplage Cytosquelette-Membrane au Niveau de la Poche Flagellaire de Trypanosoma Brucei de la Fonction des Protéines à l'Architecture de l'Organite H/F - 33

Établissement : Université de Bordeaux
École doctorale : Sciences de la Vie et de la Santé
Laboratoire de recherche : Microbiologie fondamentale et Pathogénicité
Direction de la thèse : Mélanie BONHIVERS ORCID 0000000191798473
Début de la thèse : 2026-09-01
Date limite de candidature : 2026-05-20T23:59:59

Ce projet de thèse explorera la manière dont les interfaces cytosquelette-membrane sont construites et régulées au niveau de la poche flagellaire (FP) de Trypanosoma brucei, unique site d'endocytose et d'exocytose chez ce parasite. Le travail porte sur la caractérisation fonctionnelle d'un petit groupe de protéines membranaires de la FP, ainsi que d'un nouvel partenaire du composant cytosquelettique BILBO1 [1-4], qui présente des propriétés analogues à celles des filaments intermédiaires. Ensemble, ces protéines constituent des candidates majeures pour assurer le couplage entre le cytosquelette de la FP, l'organisation membranaire et la dynamique lipidique, mais elles n'ont encore jamais été étudiées chez les trypanosomes.
L'étudiant(e) utilisera T. brucei comme modèle unicellulaire génétiquement manipulable afin de déterminer comment ces protéines contribuent à la morphologie, à la biogenèse et à la fonction de la FP. Le projet s'appuiera sur des approches de pointe en biologie cellulaire et en imagerie : étiquetage endogène, extinction/knockout inductible et dégradation ciblée, marquage de proximité pour identifier de nouveaux partenaires, associé à des tests quantitatifs d'endocytose ; microscopie d'expansion ultrastructurale (U-ExM et cryo-U-ExM) et microscopie électronique pour cartographier l'organisation spatiale des protéines d'intérêt par rapport à BILBO1 et à d'autres marqueurs cytosquelettiques. Des sondes lipidiques et des approches de lipidomique en collaboration permettront d'évaluer le rôle de ces protéines dans l'homéostasie lipidique et le remodelage membranaire au niveau de la FP.
Tandis que la biologie structurale de ces protéines est développée en parallèle par les laboratoires partenaires, la thèse sera principalement consacrée aux analyses fonctionnelles et de biologie cellulaire, ainsi qu'à l'intégration des données structurales dans un modèle cellulaire cohérent. Dans l'ensemble, ce travail fournira une compréhension mécanistique de la manière dont des composants cytosquelettiques et membranaires spécifiques aux parasites coopèrent pour soutenir l'activité d'endocytose exceptionnelle de la FP, avec des implications plus larges pour la biologie des kinétoplastidés et de nouvelles perspectives en matière de cibles thérapeutiques.

1. Zelená M, Casas E, Lambert C, Landrein N, Dacheux D, Bertiaux E, et al. Visualization of Trypanosoma brucei flagellar pocket collar biogenesis identifies two new cytoskeletal structures. PLOS Biology. 2025;23: e3003429. doi:10.1371/journal.pbio.3003429
2. Isch C, Majneri P, Landrein N, Pivovarova Y, Lesigang J, Lauruol F, et al. Structural and functional studies of the first tripartite protein complex at the Trypanosoma brucei flagellar pocket collar. PLOS Pathogens. 2021;17: e1009329. doi:10.1371/journal.ppat.1009329
3. Florimond C, Sahin A, Vidilaseris K, Dong G, Landrein N, Dacheux D, et al. BILBO1 Is a Scaffold Protein of the Flagellar Pocket Collar in the Pathogen Trypanosoma brucei. PLoS Pathog. 2015;11. doi:10.1371/journal.ppat.1004654
4. Bonhivers M, Nowacki S, Landrein N, Robinson DR. Biogenesis of the Trypanosome Endo-Exocytotic Organelle Is Cytoskeleton Mediated. PLOS Biology. 2008;6: e105. doi:10.1371/journal.pbio.0060105

Trypanosoma brucei is a flagellated unicellular parasite responsible for sleeping sickness in sub-Saharan Africa. This disease is fatal if left untreated, and as such is of medical and economical importance.
T. brucei is also an excellent model organism for polarized cell biology. Its rigid subpellicular microtubule corset constrains all endocytosis and exocytosis to a single organelle, the flagellar pocket (FP), which is essential for immune evasion, nutrient uptake and drug sensitivity. At the distal region of the FP, the flagellar pocket neck (FPN) is encircled by the flagellar pocket collar (FPC), a cytoskeletal ring whose scaffold protein BILBO1 is essential for FP biogenesis and cytoskeletal integrity.
Our previous work has identified BILBO1 and several of its partners (BILBO2, BHALIN) as key FPC components. Using ultrastructure expansion microscopy (U-ExM) we revealed transient cytoskeletal intermediates and defined a precise timeline for FPC biogenesis. We recently identified seven FPN-specific integral membrane proteins and another BILBO1 interactor, whose roles are completely unexplored in trypanosomes.
This PhD will build on these foundations to address fundamental questions on how cytoskeletal elements, membrane proteins and lipid transfer processes cooperate to control flagellar pocket architecture and function.

The PhD project aims to elucidate how cytoskeletal structures and membrane proteins cooperate to build and maintain the flagellar pocket of Trypanosoma brucei, the unique site of endocytosis and exocytosis in this parasite. The student will 1) Functionally characterize several flagellar pocket membrane-associated proteins, 2) Determine how these proteins contribute to flagellar pocket morphology, membrane remodelling and endocytosis, and 3) Dissect the molecular their interplay using advanced imaging and genetics.

The PhD will focus on cell biology, functional genetics and advanced imaging, with strong interactions with structural partners (but without requiring the student to be responsible for the structural biology work).
The main approaches will be 1) Molecular genetics in T. brucei (Endogenous tagging of protein of interest, RNAi knockdown, CRISPR/Cas9 knockout, and auxin-inducible degron (AID2) for conditional depletion, Overexpression and dominant-negative mutants to perturb specific domains or interactions); 2)Advanced fluorescence microscopy and ultrastructure expansion microscopy (Confocal and widefield imaging of tagged proteins in procyclic and bloodstream forms, U-ExM and cryo-U-ExM, Co-labelling with phosphoinositide and lipid probes when relevant); 3) Functional assays of flagellar pocket activity (Quantitative endocytosis assays using fluorescent dextrans and antibodies, Analysis of FP morphology and biogenesis by fluorescence and electron microscopy, Growth and viability assays in genetically perturbed lines; 4) Interaction and topology studies (in collaboration) (Membrane topology assays (selective permeabilisation, protease protection) on tagged IMPs, Proximity-dependent biotinylation and mass spectrometry to map the protein networks, Validation of key interactions ).