Thèse Rôles Régulateurs des Longs Arn Non Codants Lncrna dans la Réponse aux Dommages de l'Adn Implications pour la Santé et la Maladie. 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 : Isabel CHILLON ORCID 0000000231078738
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59

L'objectif de ce projet de doctorat est d'étudier comment certains longs ARN non codants (lncRNA) régulent l'expression des gènes dans des conditions de stress cellulaire afin de rétablir l'homéostasie. Les connaissances que l'étudiant générera nous aideront à comprendre le rôle des lncRNA dans les voies dysrégulées impliquées dans le développement du cancer et des maladies neurodégénératives. Elles serviront également de preuve de concept pour étudier comment nous pouvons contrôler ces processus en vue d'une utilisation thérapeutique potentielle des lncRNA.

Le projet se concentrera sur un lncRNA soumis à l'impreinte génomique, appelé Meg3 (Maternally Expressed Gene 3). Meg3 contrôle l'expression des gènes soumis à l'impreinte dans le locus Dlk1-Dio3, au niveau de son site de transcription, et au cours du développement et de la différenciation cellulaire. De plus, Meg3 est impliquée dans la réponse au stress induit par les dommages à l'ADN dans des cellules différenciées, où Meg3 forme des foci nucléaires discrets. Dans notre laboratoire, nous avons découvert que dans des cellules différenciées, Meg3 se colocalise partiellement avec un autre lncRNA, Malat1, dans des foci nucléaires spécifiques appelés speckles nucléaires. Il est intéressant de noter que Malat1 et Meg3 sont tous deux associés au développement de cancers et de maladies neurodéveloppementales, mais que leurs fonctions physiologiques restent floues, ce qui empêche de les utiliser comme cibles thérapeutiques.

Notre hypothèse est que Meg3 et Malat1 régulent de manière synergique l'expression génique dans les foci nucléaires afin de restaurer l'homéostasie après un dommage à l'ADN. Nous avons observé que Meg3 se lie à des protéines spécifiques impliquées dans la réparation de l'ADN, ainsi qu'à des facteurs de transcription, afin de réguler un ensemble de gènes. Nous souhaitons à présent approfondir ces connaissances en élucidant la manière dont Meg3 coopère avec Malat1 dans la réponse au stress induit par les lésions de l'ADN. À cette fin, nous étudierons les domaines structurels de l'ARN de Meg3 et de Malat1 qui interagissent avec des protéines spécifiques pour réguler des gènes communs ou fonctionnellement liés dans la voie de réponse aux dommages de l'ADN. En dessinant des oligonucléotides thérapeutiques, le dernier objectif important de ce projet est de développer des stratégies visant à perturber des interactions ARN-protéines spécifiques, avec des applications cliniques potentielles, en collaboration avec des chimistes du Pôle Balard.

Ce projet fournira des informations essentielles sur les voies dysrégulées dans le cancer et les maladies neurodéveloppementales, ainsi que sur les mécanismes moléculaires médiés par les interactions ARN-protéines impliquées. Il fournira également des outils pour interagir avec ces interactions. En combinant la recherche sur des cibles clés impliquées dans des fonctions physiologiques critiques et des maladies très répandues avec de nouvelles méthodologies haut de gamme, l'étudiant acquerra les connaissances théoriques et pratiques nécessaires à la recherche fondamentale ou à une immersion dans le milieu industriel.

Introduction
Long non-coding RNAs (lncRNAs) constitute an essential class of RNA molecules often associated with chromatin in the nucleus. They participate in nuclear architecture and the regulation of gene expression, usually via direct interactions of discrete RNA domains with proteins at specific gene targets [1]. LncRNAs can have essential roles in cancer and neurodegenerative diseases [2, 3]. However, the accumulation of somatic mutations or epimutations (=post-transcriptional modifications) can alter their normal cellular functions [4]. Among the different functions that lncRNAs exert in the cell is the regulation of the stress response, where several lncRNAs exhibit stress-dependent up-regulation and localization changes aiming at the restoration of cellular homeostasis [5]. When restoring normal cellular functions is not possible, cellular senescence or apoptosis is induced to control the extent of the damage. If damaged cells survive the apoptotic response, the cellular damage persists and accumulates, promoting the appearance of cancer and neurodegenerative diseases. A recent interest in using lncRNAs as therapeutic targets has emerged as an alternative to traditional protein-centered approaches. Yet, understanding lncRNAs' physiological functions at the molecular level is essential prior to their translational use and clinical application [6].

The project will focus on an imprinted lncRNA, Meg3 (Maternally Expressed Gene 3). Meg3 controls imprinted gene expression at the Dlk1-Dio3 locus in cis, at its transcription site, during development and cell differentiation [7]. Meg3 is also involved in the DNA damage stress response in trans in differentiated cells [8]. In our lab, we discovered that Meg3 forms discrete nuclear foci. We found that in differentiated cells, Meg3 partially colocalizes with another lncRNA, Malat1, in nuclear speckles, which are ribonucleoprotein complexes undergoing phase separation. The localization of lncRNAs in phase-separated nuclear bodies enables them to coordinate multiple interactions spatiotemporally, insulating and concentrating selected molecules needed at a specific moment [9]. We have also observed overexpression of Malat1 in the presence of the DNA-damage-provoking reagent doxorubicin, indicating that Malat1 may also be involved in the DNA damage stress response. Interestingly, both Malat1 and Meg3 are associated with numerous types of cancer and with neurodevelopmental diseases, but their physiological functions have remained unclear, which prevents their use as therapeutic targets.

Hypothesis, goals, and objectives

We hypothesize that Meg3 and Malat1 synergistically regulate gene expression at nuclear foci to restore homeostasis after DNA damage. This PhD project investigates how Meg3 and Malat1 regulate gene expression by elucidating the RNA domains of Meg3 and Malat1 that interact with specific proteins to activate common or functionally related genes in the DNA damage response pathway. This knowledge will help us understand the role of Meg3 and Malat1 in dysregulated pathways in cancer and neurodegenerative diseases.

To achieve the project's goals, the student will work on the following objectives:
1.Determination of Malat1's direct protein partners and chromatin binding loci. Since we already have this information for Meg3, we will determine the direct target genes of Malat1 and the proteins with which Malat1 interacts to regulate transcription under basal conditions and upon DNA damage, using RNA hybridization capture.
2.Generation of the Malat1's secondary structure map and search of protein binding motifs, using chemical probing coupled to secondary structure modeling. We already have the map for Meg3.
3.Analysis of synergistic gene regulatory traits between Meg3 and Malat1 and their association with cancer and neurodegenerative diseases. With the help of our institute's bioinformatics facility, we will cross-reference information on protein partners and target genes controlled by Meg3 and Malat1, and select 1-2 RNA-protein interactions based on their relevance to the DNA damage response and their potential mutations/epimutations in cancer or neurodegenerative diseases.
4.Design antisense oligonucleotides (ASOs) that interfere with RNA-protein interactions in collaboration with chemists at Pôle Balard. Information related to this objective will provide proof of concept for targeting lncRNA-protein interactions with ASOs for potential clinical applications. We already have an initial set of ASOs for Meg3 that we are currently testing.

This project departs from basic research to understand the physiological mechanisms by which regulatory lncRNAs maintain cellular homeostasis. It then expands towards a translational aspect, where we can interfere with disease biology by targeting specific RNA-protein interactions. At the end of the PhD, the student will have a theoretical understanding of the DNA damage stress pathway controlled by lncRNAs and practical experience in biochemistry and molecular biology. This training is thus suitable for a future academic or industrial professional career.

The student will learn and use the following techniques:
-Primary cell culture. We use mouse embryonic stem cells differentiated into neural precursor cells and neurons, thereby avoiding the bias inherent in cancer cell lines.
-RNA hybridization capture coupled with proteomics and DNA sequencing. Using biotinylated oligonucleotides complementary to the bait lncRNA, we will analyze lncRNA-protein complexes and the chromatin loci occupied by Meg3 and Malat1 lncRNAs.
-Chemical probing and RNA secondary structure determination. Using state-of-the-art chemical probes, we will elucidate the overall RNA architecture of Meg3 and Malat1 and their functional RNA motifs.

Other standard techniques used in our lab include fluorescence microscopy (RNA-FISH and immuno-localization) and RT-qPCR to study the cellular localization and quantification of Malat1 and Meg3 in the tested conditions.

Nous recherchons un(e) candidat(e) intéressé(e) par la biologie moléculaire de l'ARN, très motivé(e) et désireux(se) de travailler avec persévérance à la réalisation de ce projet.
Pour réussir dans ce projet, des connaissances théoriques préalables en biologie cellulaire et moléculaire, en expression génique et/ou en génomique fonctionnelle seront essentielles.
Aucune expérience pratique préalable n'est requise, mais il serait avantageux d'avoir de l'expérience dans la manipulation des acides nucléiques, la quantification de l'expression des gènes (RT-qPCR), les techniques de microscopie optique (RNA-FISH et immuno-localisation), la culture de cellules de mammifères ou la bioinformatique.
Un niveau d'anglais intermédiaire à élevé est requis, l'anglais étant la langue parlée au laboratoire.