Doctorant (H/F) en biologie du développement et imagerie quantitative

Description du Poste
Sujet De Thèse Comment les interactions entre les facteurs de transcription et l'ARN influencent-elles l'organisation nucléaire et la robustesse du développement dans un monde en constante évolution ?ContexteL’expression génique précise au cours du développement nécessite une coordination entre la transcription et le traitement co-transcriptionnel de l’ARN, notamment l’épissage. La régulation co-transcriptionnelle constitue une interface clé reliant l’activité génomique et la robustesse du développement. Cependant, la manière dont ces mécanismes sont modulés in vivo reste mal comprise. Alors que les facteurs de transcription (FT) se définissent par leurs propriétés de liaison à l’ADN, des découvertes récentes suggèrent que de nombreux FT possèdent également des fonctions de liaison à l’ARN, contribuant ainsi directement à la maturation de l’ARN. Cette double activité reste peu explorée, en particulier dans des contextes physiologiques.
L’équipe Carnesecchi (IGMM) a démontré que le FT Hox Ultrabithorax (Ubx) se lie à l’ARN et interagit avec des facteurs d’épissage de manière spécifique à chaque tissu dans l’embryon de Drosophila. Le profilage transcriptomique des noyaux musculaires appauvris en Ubx a révélé des événements d’épissage alternatif généralisés, indépendants des modifications transcriptionnelles. Nous avons identifié un mutant ponctuel (UbxK58A) qui perturbe uniquement la liaison à l’ARN sans affecter la liaison à l’ADN. Ce mutant ne parvient pas à réguler l’épissage, ce qui confirme que la liaison d’Ubx à l’ARN est nécessaire à sa fonction dans l’épissage. De plus, les interactions génétiques entre Ubx et les facteurs d’épissage deviennent létales en cas de stress thermique, ce qui révèle la sensibilité environnementale de cette régulation. Ainsi, Ubx se situe à l’interface entre la transcription, l’épissage et la réactivité environnementale. Ces résultats soulignent la nécessité de comprendre comment la régulation co-transcriptionnelle s’adapte, ou échoue, face à différentes perturbations dans le contexte des défis environnementaux rencontrés au cours du développement.
Parallèlement, l’organisation spatiale au sein du noyau est également liée à la régulation robuste du développement embryonnaire. Les FT peuvent se localiser dans des hubs de transcription au niveau de leurs gènes cibles, régulant ainsi le destin cellulaire. L’équipe Tsai (CRBM) a montré que l’Ubx est enrichi dans ces hubs en présence de cofacteurs spécifiques, favorisant ainsi la spécificité régulatrice. De plus, ces environnements protègent la régulation génique contre les stress environnementaux externes, garantissant ainsi la résilience du développement embryonnaire. Ces hubs à composants divers pourraient constituer un lieu de communication entre les différents processus liés à l’expression génique. Pour les FT qui interagissent avec l’ARN, ces hubs peuvent servir d’échafaudage spatial couplant les processus transcriptionnels et co-transcriptionnels.
Cependant, on ignore encore comment ces processus coexistent au sein d’un hub, si son organisation diffère selon les lignées cellulaires, comment les interactions Ubx-ARN influencent cette organisation, et comment tous ces éléments contribuent à la régulation génique et au développement du phénotype. Combler ces lacunes permettra de clarifier comment les TF peuvent être bien placés pour coordonner l’expression génique précise chez un organisme exposé à des perturbations environnementales. Cela pourrait également révéler comment la régulation transcriptionnelle et co-transcriptionnelle interagit avec les paramètres environnementaux et s’y adapte, permettant ainsi à un système biologique robuste d’émerger d’interactions moléculaires stochastiques.
ObjectifsEn collaboration avec l’équipe Tsai et l’équipe Carnesecchi, ce projet de thèse visera à intégrer l’édition génomique chez Drosophila, les techniques omiques, l’imagerie à super-résolution sur des embryons entiers et l’analyse issue de la biophysique, afin d’atteindre les principaux objectifs suivants :
- Générer et valider un mutant Ubx (K58A) lié à l’ARN, créé par la technique CRISPR, chez Drosophila
- Cartographier l’organisation nucléaire de l’Ubx avec ses cofacteurs, ses facteurs d’épissage et ses gènes cibles dans l’ectoderme à l’aide de métriques spatiales et topologiques.
- Déterminer comment le stress thermique et une cinétique transcriptionnelle altérée (slow Pol II mutant) affectent l’organisation nucléaire de l’Ubx, l’épissage dépendant de l’Ubx, les cibles de liaison Ubx-ARN et les réseaux de protéines associés à l’Ubx.-Évaluer comment la perturbation des interactions Ubx-ARN affecte l’organisation spatiale d’Ubx, ses réseaux d’interactions et sa capacité à répondre au stress thermique, y compris les résultats du développement.-Étendre cette caractérisation au mésoderme afin d’identifier comment l’organisation nucléaire diffère entre les lignées cellulaires.-Développer un cadre mécanis