Thèse Établissement du Programme de Réplication dans les Cellules Naissantes 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 : Nicolas TALAREK ORCID 0000000328047372
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59

Le programme de réplication de l'ADN définit comment et quand l'ADN est répliqué. Il repose sur la préparation (licensing) des origines de réplication de l'ADN en fin de mitose et la phase G1 et leur activation pendant la phase S. Bien qu'il ait fait l'objet d'études approfondies dans les cellules en cycle cellulaire, la manière dont ce programme s'établit lors de la formation d'une nouvelle cellule de levure n'a jamais été étudiée. Pour ce faire, nous utilisons des spores, les gamètes de la levure bourgeonnante, Saccharomyces cerevisiae, qui sont de nouvelles cellules de levure produites lorsque des cellules diploïdes subissent la méiose.
À l'aide d'un pipeline de détection directe du BrdU par séquençage Nanopore de longs fragment, développé en laboratoire et permettant de déterminer l'efficacité d'activation des origines à l'échelle du génome, nous montrons que, comme observé chez les embryons de souris à 1 et 2 cellules (Takahashi S. et al., 2024), les spores au cours de leur premier cycle cellulaire ne partagent pas de programme commun de réplication de l'ADN par rapport aux cellules cyclantes. Nos mesures par peignage moléculaire de l'ADN révèlent une diminution de 50 % de la densité des origines lors de ce premier cycle cellulaire des spores en germination par rapport aux cellules cyclantes. Cette diminution pourrait être responsable d'un programme de réplication de l'ADN spécifique à chaque spore, rappelant les observations faites en laboratoire avec une inactivation partielle des facteurs de licensing. Cependant, les spores en germination ne présentent aucune instabilité génomique. Probablement parce qu'elles activent correctement la réponse cellulaire aux dommages de l'ADN en réponse à un agent génotoxique et, fait intéressant, régulent différemment le métabolisme des dNTP. En effet, nos analyses protéomiques quantitatives indiquent qu'elles contiennent deux fois plus de protéines impliquées dans la synthèse des dNTP que les cellules cyclantes.
Dans le cadre de ce projet, l'étudiant étudiera les origines et les conséquences de cette réplication de l'ADN non partagée dans les spores de levure en germination. L'étudiant déterminera (i) les spécificités du premier cycle cellulaire après la germination des spores (durée des phases du cycle cellulaire, niveaux d'expression des facteurs de réplication de l'ADN, notamment Orc1-6 et Mcm2-7, et des régulateurs du cycle cellulaire, dont les cyclines), (ii) les sites de liaison des facteurs de réplication de l'ADN, notamment Orc1-6 et Mcm2-7, par ChIP-seq ou l'approche CUT&RUN, (iii) la vitesse des fourches de réplication à l'aide du peignage moléculaire de l'ADN et du séquençage Nanopore, et (iv) la structure de la chromatine et l'organisation 3D du génome à l'aide du séquençage Nanopore et des approches HI-C. Ces travaux seront menés à l'aide de techniques sophistiquées d'analyse de la réplication développées ou en cours de développement dans le laboratoire d'accueil, notamment le peignage moléculaire de l'ADN et le séquençage Nanopore (Schwob et al., 2009; Talarek et al., 2015; Montecchi & Schwob, 2018; Barba Tena et al., 2022; Barba Tena et al., soumis à Molecular Cell). L'étudiant aura également recours à la génétique moléculaire de la levure et à la microscopie à haute résolution.
Ces travaux novateurs pourraient révéler les mécanismes cellulaires, probablement conservés, qui contribuent à la mise en place du programme de réplication de l'ADN dans les cellules naissantes.

Ce projet s'inscrit dans un nouvel aspect du domaine de recherche sur la réplication de l'ADN, à savoir comment la réplication de l'ADN peut contribuer à établir l'asymétrie cellulaire et le destin des cellules.

Identifier les mécanismes contrôlant l'établissement du programme de réplication de l'ADN dans les cellules naissantes.

Les approches expérimentales feront appel à la génétique de levure, à la culture des levures, à l'analyse de leur cycle cellulaire par FACS, marquage EdU, séquençage nanopore, à l'analyse des protéines par western-blot et immuno-histochimie, à la création d'allèles mutés par CRISPR-Cas9, à la vidéo-microscopie à haute résolution, ainsi qu'à la protéomique quantitative.

Le candidat ou la candidate aura une expérience en biologie cellulaire et moléculaire, des connaissances sur la régulation du cycle cellulaire et/ou de la réplication de l'ADN, une forte motivation pour la découverte scientifique, de la persévérance, une bonne capacité à s'intégrer et à interagir avec les autres membres de l'équipe, des qualités de rigueur et d'intégrité scientifiques, ainsi qu'une bonne aptitude à la communication. Les candidats ayant en plus des facilités pour la microscopie et l'analyse des données à grande échelle seront privilégiés.