Thèse Ingénierie des Protéines pour l'Imagerie Super-Résolutive Multiplexée Spécifique des Paralogues et la Dégradation des Protéines Contrôlée par la Lumière dans les Neurones H/F - 33

Établissement : Université de Bordeaux
École doctorale : Sciences de la Vie et de la Santé
Laboratoire de recherche : Institut Interdisciplinaire de Neurosciences
Direction de la thèse : Matthieu SAINLOS ORCID 0000000154655641
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-20T23:59:59

Ce projet de doctorat vise à constituer une boîte à outils d'intrabodies spécifiques des paralogues, encodés génétiquement (fragments d'anticorps intracellulaires), afin de distinguer et de tester les fonctions propres de protéines neuronales étroitement apparentées qui ne peuvent actuellement pas être discriminées de manière fiable dans les cellules. Nous nous concentrerons sur les spectrines (II/III/IV), une classe de molécules du cytosquelette impliquées dans la régulation de la morphologie neuronale et la génération des potentiels d'action, ainsi que sur les protéines d'échafaudage MAGUK (PSD-95/PSD-93/SAP102/SAP97), qui jouent des rôles essentiels dans l'organisation et la fonction synaptiques. Le/la doctorant(e) générera des ligands de haute affinité et très sélectifs par ingénierie des protéines (évolution dirigée, approches de novo), validera leurs performances en contexte intracellulaire, puis les convertira en deux types de sondes complémentaires : (i) des intrabodies compacts pour l'imagerie super-résolutive multiplexée dans des neurones vivants et des tranches de cerveau, et (ii) des systèmes de dégradation de type bioPROTAC activables par la lumière permettant une déplétion rapide et spatialement précise d'un paralogue ciblé. En combinant une cartographie nanométrique résolue au niveau des paralogues avec des perturbations aiguës et des mesures fonctionnelles de la transmission synaptique, de la plasticité et de la génération des potentiels d'action, ce projet ambitionne de produire un atlas à l'échelle des paralogues et d'établir des preuves causales montrant comment chaque paralogue façonne de manière spécifique la nano-organisation et la fonction neuronales.

Les neurones expriment souvent plusieurs paralogues très proches au sein des mêmes compartiments subcellulaires, mais nous ne disposons pas d'outils permettant de les discriminer de façon fiable dans des cellules vivantes. Cette limite freine notre compréhension des raisons pour lesquelles ces variantes ont été conservées au cours de l'évolution et de la contribution propre de chacune. Ce projet de doctorat cible deux familles particulièrement concernées : les spectrines (II/III/IV), qui assurent la résilience mécanique et l'organisation nanométrique dans des structures telles que le cou des épines dendritiques où coexistent plusieurs paralogues, et les MAGUK (PSD-95/PSD-93/SAP102/SAP97), principaux échafaudages postsynaptiques. PSD-95 forme des nanoclusters qui façonnent l'architecture synaptique et la transmission, mais on ignore encore si les autres paralogues de MAGUK s'assemblent en nanoclusters similaires et quelles fonctions spécifiques ils remplissent.

Le projet vise à développer des intrabodies hautement sélectifs et de forte affinité capables de distinguer les paralogues des spectrines et des MAGUKs dans les neurones et les tissus cérébraux pour l'imagerie super-résolutive. Il vise également à concevoir des dégradeurs bioPROTAC contrôlés par la lumière afin de dépléter de manière aiguë et locale des paralogues individuels, permettant de tester de façon causale leurs rôles spécifiques dans la nano-organisation et la fonction synaptiques.

Le projet développera des sondes d'intrabodies spécifiques des paralogues, encodées génétiquement, afin d'observer et de manipuler de manière aiguë des paralogues individuels. Des ligands de haute affinité (objectif KD 10 M) seront générés par évolution dirigée des protéines avec une contre-sélection stricte ou par génération de protéine de novo, puis validés pour leurs performances en contexte intracellulaire. Ces ligands seront ensuite déclinés en deux formats principaux : des intrabodies compacts pour l'imagerie super-résolutive multiplexée dans des neurones vivants et des tranches de cerveau, et des systèmes de dégradation contrôlés optogénétiquement recrutant la machinerie ubiquitine-protéasome (logique bioPROTAC). Des hétérodimériseurs contrôlés par la lumière (iLID ou eMags) déclencheront une déplétion rapide et spatialement précise des paralogues afin de minimiser les changements compensatoires. Des analyses quantitatives relieront l'organisation à l'échelle nanométrique (e.g. clustering et compartimentation entre tête/cou d'épine) à des mesures fonctionnelles synaptiques, avec des contrôles de sauvetage appropriés.