Thèse Etude d'Un Facteur d'Assemblage de l'Atp Synthase Impliqué dans une Maladie Mitochondriale et Test de Candidats Médicaments dans des Modèles Cellulaire et Murin H/F - 33

Établissement : Université de Bordeaux
École doctorale : Sciences de la Vie et de la Santé
Laboratoire de recherche : Institut de Biochimie et Génétique Cellulaires
Direction de la thèse : Déborah TRIBOUILLARD-TANVIER ORCID 0000000222905375
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-20T23:59:59

L'essentiel de nos besoins en ATP est produit dans la mitochondrie par l'ATP synthase. Il s'agit d'un complexe de 17 sous-unités différentes présentes en une ou plusieurs copies. Les gènes de ces protéines sont localisés dans les génomes nucléaire et mitochondrial. Du fait de cette compartimentation génétique, deux machineries de synthèse protéique, l'une dans le cytosol et l'autre à l'intérieur de la mitochondrie, sont nécessaires à la formation de l'ATP synthase. Après synthèse, les sous-unités d'origine nucléaire sont importées dans l'organelle et s'assemblent avec celles encodées par le génome mitochondrial. Il s'agit d'un processus particulièrement complexe impliquant des protéines qui ne font pas partie du complexe final mais qui sont nécessaires à son assemblage. Nous avons au laboratoire identifié l'une de ces protéines d'assemblage chez la levure Saccharomyces cerevisiae, que nous avons appelée Fmc1 (pour Formation of Mitochondrial Complexes 1). Nous avons trouvé qu'elle intervient spécifiquement dans la formation du sous-domaine catalytique (33) de l'ATP synthase où l'ATP est synthétisé. Récemment, un équivalent de cette protéine a été trouvé chez l'homme, indiquant que le mécanisme de formation de cette enzyme est, à tout le moins en partie, conservé de la levure à l'homme. Des déficiences spécifiques dans l'hexamérisation des sous-unités et ont été décrites chez certains patients souffrant d'atteintes neuromusculaires. Il n'existe pas pour l'heure de thérapies réellement curatives contre ces maladies. Les objectifs du projet seront d'identifier des candidats médicaments par des criblages sur le modèle levure déficient du gène FMC1, créé et caractérisé au laboratoire, de tester ces candidats sur des modèle eucaryotes supérieurs (cellules humaines et souris) et d'identifier les mécanismes d'action de ces composés. En plus de proposer des candidats médicaments potentiels pour le traitement des maladies mitochondriales liées à une déficience en ATP synthase, ce projet apportera des informations complémentaires sur le rôle de la protéine Fmc1 chez l'homme.

Le rôle de la protéine FMC1 chez l'homme est encore très peu connu et les traitements pour les maladies liées à une déficience dans l'ATP synthase sont encore inexistants.

Le travail proposé vise à mieux comprendre les mécanismes d'assemblage de l'ATP synthase impliquant la protéine Fmc1 et à identifier des molécules capables de compenser les défauts énergétiques induits par des perturbations dans ce processus d'assemblage. De telles molécules ont été identifiées à partir d'un mutant de levure où le gène de la protéine Fmc1 a été éliminé du génome nucléaire (fmc1). Ces dernières seront testées sur une lignée cellulaire humaine où le gène FMC1 a été invalidé par la méthode CRISPR/cas9, afin de tester leur capacité à améliorer également la fonction mitochondriale dans ces cellules puis dans un modèle murin dans lequel le gène FMC1 est délété. Pour les candidats les plus efficaces, leurs mécanismes d'action seront explorés.

Le laboratoire dispose d'une lignée de cellules humaines et d'un modèle murin dans lesquels le gène nucléaire FMC1 a été invalidé par la technologie CRISPR/Cas9. L'étudiant(e) effectuera une caractérisation biochimique approfondie de ces lignées. Pour ce faire, les mitochondries seront isolées soit des cellules, soit de divers tissus murins (coeur, cerveau, muscle squelettique), et leurs activités de consommation d'oxygène et de production d'ATP seront mesurées. L'état d'assemblage et l'abondance de l'ATP synthase seront évalués à l'aide de techniques d'analyse en gel non dénaturant avec des anticorps spécifiques. La fertilité, la croissance, les fonctions cardiaques, l'endurance et la coordination du modèle murin seront également examinées. Des analyses protéomiques sur des tissus et des analyses biochimiques sur des échantillons de sang et d'urine seront réalisées. Par ailleurs, la capacité des médicaments candidats, identifiés lors d'un crible levure, à corriger les défauts mitochondriaux dans les cellules humaines sera évaluée, et la molécule la plus prometteuse sera administrée au modèle murin. Les mécanismes d'action seront explorés à l'aide d'approches globales d'OMICS et de méthodes plus ciblées, telles que la chromatographie d'affinité.