Thèse Rôles Fonctionnels de la Localisation des Arnm Pendant le Développement Précoce H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier
École doctorale : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
Laboratoire de recherche : IGMM - Institut de Génétique Moléculaire de Montpellier
Direction de la thèse : Mounia LAGHA ORCID 0000000270821950
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59

Au cours du développement, les identités cellulaires se forment progressivement avec une précision et reproductibilité remarquables. Cela est en partie dû à une régulation précise de l'expression génique dans l'espace et le temps. A quelques exceptions près, notre compréhension du contrôle de l'expression génique est principalement fondée sur des études transcriptomiques, ignorant les contributions potentielles de la localisation et de la traduction des ARNm.
Alors que la précision au niveau transcriptionnel est bien documentée, beaucoup moins d'informations sont disponibles concernant la synthèse des protéines, qui n'est pas nécessairement liée de manière linéaire à la transcription.
L'hypothèse centrale de ce projet repose sur l'idée que les décisions de destinée cellulaire au cours du développement ne sont pas uniquement orchestrées par l'activation des gènes, mais pourraient également être influencées par la localisation et la traductibilité des ARNm.
La régulation des ARNm par leur localisation subcellulaire est une règle plutôt qu'une exception. Dans certains cas, la localisation des ARNm vers des compartiments spécifiques favorise leur traduction locale, permettant ainsi la synthèse des protéines à l'endroit où elles sont fonctionnelles (par exemple, la myéline dans les oligodendrocytes). Cependant, dans d'autres cas, les ARNm peuvent s'assembler en complexes multimoléculaires pour empêcher leur traduction (par exemple dans certains granules). De plus, la localisation subcellulaire des ARNm est dynamique. Les ARNm peuvent changer de localisation au cours du cycle cellulaire, c'est le cas par exemple des ARNm centrosomaux7-9. La localisation des ARNm peut également évoluer lorsque l'organisation cellulaire et le contenu cytoplasmique se modifient au fur et à mesure du développement, comme lors de la gastrulation10.
Puisque la localisation des ARNm est sujette à des changements temporels pendant le développement, leur traduction est probablement dynamique elle aussi. Bien que la localisation subcellulaire de nombreux ARNm soit bien établie et conservée chez les animaux, les conséquences de cette localisation en termes de rendement protéiques sont largement méconnues.
Ce projet vise à disséquer l'impact fonctionnel de la localisation subcellulaire des ARNm à travers 3 questions :
1. Comment la localisation des ARNm influence-t-elle leur stabilité, leur traduction et les niveaux finaux de protéines ?
2.Comment la composition des mRNP influence-t-elle le destin des ARNm, notamment leur localisation et leur traduction, au cours de l'embryogenèse précoce chez la drosophile ?
3. Quelles sont les conséquences fonctionnelles de la localisation des ARNm à l'échelle tissulaire et embryonnaire ?
Nous aborderons ces questions pendant l'embryogenèse précoce de la drosophile, au moment de l'activation du génome zygotique. Ce contexte biologique est idéal pour étudier les rôles de la localisation des ARNm de manière quantitative. Premièrement, l'embryon de mouche précoce est accessible aux perturbations génétiques, à l'imagerie quantitative et à la modélisation. Deuxièmement, en moins d'une heure, les noyaux expriment des combinaisons distinctes de gènes du patterning, essentiels pour la mise en place des polarités et spécifications cellulaires le long des axes antéro-postérieur (A/P) et dorso-ventral (D/V). Ces programmes d'expression sont à la base du plan d'organisation de la mouche adulte.
En s'appuyant sur la capacité de l'équipe à imager la transcription et la traduction avec une résolution de molécule unique, dans des embryons vivants, le candidat étudiera les rôles fonctionnels de la localisation
d'ARNm modèles, connus pour présenter une localisation subcellulaire dynamique.

L'équipe est actuellement composée de 4 PostDocs, 2 assistants ingénieurs, 2 ingénieur de recherche IR (permanents) et un doctorant (4eme année).
L'équipe d'accueil a déjà mis en place de nombreux outils génétiques et pipeline d'analyse d'image pour visualiser et quantifier la localisation des ARNm et leur traduction et ce à l'échelle de la molécule unique (voir 13-16 et site web www.laghalab.com).
L'étudiant sera encadrée par M.Lagha et sera supervisé au jour le jour par un chercheur post-doctoral senior de l'équipe. L'équipe est dotée d'un IR CNRS permanent, expert en analyse d'image. Cette expertise sera précieuse pour la mise en place du projet. Le/la doctorant (e) bénéficiera également de l'aide d'une IR permanente experte en génétique, biochimie et génomique.
L'analyse des cinétiques de traduction et l'analyse de la précision du patterning nécessitera de la modélisation mathématique. Cet aspect se fera en collaboration avec des mathématiciens et physiciens.

Le projet possède 3 objectifs.
1) Caractériser comment la localisation des ARNm impacte leur traduction et leur stabilité (échelle moléculaire et cellulaire).
2)Caractériser la composition des mRNP et son impact sur le destin des ARNm.
3) Analyser les conséquences fonctionnelles de la localisation des ARNm à l'échelle tissulaire et embryonnaire (précision du patterning, de la morphogenèse, variabilité inter-embryonnaire).
Pour cela, il conviendra de perturber la localisation des ARN modèles étudiés (par des mutations de leur 3'UTR ou en utilisant des
mutants de la machinerie de transport des ARNm) et d'analyser les conséquences phénotypiques concernant le patterning A/P ou D/V (pour les ARN du patterning).
Le but ultime de la thèse sera d'élucider l'impact phénotypique de la délocalisation des ARN à plusieurs échelles (moléculaire, cellulaire, tissulaire et embryonnaire).

Méthodes: génétique, biologie moléculaire, imagerie quantitative, modélisation
Le marquage des ARNm sera réalisé par des expériences de single molécule FISH en fixé ou avec le système MS2 (sur embryons vivants). La détection de la traduction s'effectuera grâce au système d'imagerie SunTag. La visualisation et quantification des protéines matures pourra nécessiter l'utilisation du système Alfa-tag ou Llam-tag.
En fonction de l'objectif souhaité, il conviendra d'utiliser de la microscopie confocale, light sheet ou lattice light sheet, disponibles à la plateforme de microscopie MRI.
Ces différentes méthodes sont extrêmement bien maitrisées dans l'équipe d'accueil (imagerie, analyse d'image et modélisation des resultats).
Parallèlement à ces approches d'imagerie, l'étudiant(e) abordera les questions principales de la thèse par des approches orthogonales de protéomique et Rnomique.
Ces méthodes de biochimie sont actuellement en cours de développement dans l'équipe et permettront de caractériser les protéines essentielles pour la localisation des ARNm d'intérêt. L'étudiant(e) réalisera ainsi la purification d'ARNm spécifiques et analysera leur intéractome par spectrométrie de masse dans différents contextes génétiques et à plusieurs stades du développement.

Motivation, persévérance, rigueur, créativité et curiosité.
Des connaissances en génétique de la drosophile sont un plus mais non obligatoires. Un intérêt pour la biologie quantitative est indispensable. Un intérêt pour l'imagerie est indispensable.
Bonne maitrise de l'anglais (nos réunions d'équipe sont en anglais).
Diplôme requis : Un master de recherche d'une université, d'une école d'ingénieurs ou d'une grande école, dans un domaine pertinent pour le projet (biologie, mathématiques, physique, ingénierie). Les étudiants ayant un profil interdisciplinaire sont encouragés à postuler.