Thèse Stratégies de Dégradation Ciblée des Protéines pour Restaurer la Sensibilité au Bortézomib Protacs de Seconde Génération H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : SDM - SCIENCES DE LA MATIERE - Toulouse Laboratoire de recherche : LCC - Laboratoire de Chimie de Coordination Direction de la thèse : Valérie MARAVAL ORCID 0000000309007332 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-09-15T23:59:59 La résistance au bortézomib (BTZ), principal inhibiteur du protéasome utilisé dans le lymphome à cellules du manteau (LCM) et le myélome multiple (MM), constitue une limite majeure à l'efficacité thérapeutique. Les cellules tumorales résistantes développent notamment des mécanismes adaptatifs reposant sur l'autophagie, en particulier un mécanisme appelé protéaphagie, consistant en la dégradation du protéasome par autophagie. Ce mécanisme permet aux cellules tumorales de maintenir leur homéostasie protéique et ainsi de devenir résistantes à l'inhibition du protéasome. Dans ce contexte, nous nous intéressons à deux acteurs clés de ces mécanismes de résistance : le récepteur d'autophagie sélective p62, impliqué dans la protéaphagie, et la ligase d'ubiquitine TRIM24, enrichie dans les cellules résistantes au BTZ. Le projet vise à développer de nouvelles molécules de type PROTAC (Proteolysis Targeting Chimeras) capables d'induire la dégradation sélective de ces protéines afin de restaurer la sensibilité au BTZ. Une première bibliothèque de PROTACs ciblant p62 développée au sein de l'équipe a déjà permis d'obtenir des résultats préliminaires encourageants, notamment une dégradation efficace de p62 dans des modèles cellulaires de LCM résistants au BTZ. Parallèlement, l'utilisation du PROTAC dTRIM24 recrutant la ligase VHL a permis de démontrer l'intérêt thérapeutique du ciblage de TRIM24 pour restaurer la sensibilité au BTZ. Le projet proposé vise désormais à développer une seconde génération de PROTACs ciblant p62 et TRIM24 afin d'améliorer leur efficacité de dégradation et leur activité cellulaire. Ce projet repose sur une approche interdisciplinaire combinant chimie médicinale, modélisation structurale, biophysique et biologie cellulaire. Au-delà du LCM et du MM, cette stratégie pourrait également présenter un intérêt dans d'autres cancers caractérisés par une dérégulation des voies de dégradation protéique. L'adaptation des cellules tumorales au stress protéotoxique repose en grande partie sur les interactions entre le système ubiquitine-protéasome (UPS) et l'autophagie[1]. Le bortézomib (BTZ), principal inhibiteur du protéasome utilisé dans le traitement du lymphome à cellules du manteau et du myélome multiple, bloque la dégradation des protéines ubiquitinylées et induit une accumulation de protéines toxiques conduisant à la mort cellulaire[2]. Dans les cellules résistantes au BTZ, l'activation de mécanismes compensatoires tels que la protéaphagie, un processus correspondant à la dégradation du protéasome par autophagie, permet notamment de maintenir l'homéostasie protéique malgré l'inhibition du protéasome[3]. Dans ce contexte, le récepteur d'autophagie sélective p62, impliqué dans la protéaphagie, ainsi que la ligase d'ubiquitine TRIM24, enrichie dans les cellules résistantes au BTZ, constituent deux cibles particulièrement pertinentes pour étudier et moduler les mécanismes de résistance associés aux voies de dégradation protéique. Cependant, les outils moléculaires permettant de cibler spécifiquement ces protéines restent encore limités.Les approches de dégradation ciblée des protéines, et en particulier les PROTACs, représentent une stratégie innovante permettant d'induire l'élimination sélective de protéines d'intérêt par recrutement d'une ligase E3 du UPS[4]. Les PROTACs sont des molécules bifonctionnelles composées d'un ligand ciblant la protéine d'intérêt, d'un ligand recrutant une ligase E3 et d'un lien reliant ces deux entités. En rapprochant la protéine cible de la ligase E3, ces molécules favorisent son ubiquitination puis sa dégradation par le protéasome. Contrairement aux approches classiques d'inhibition, les PROTAC permettent une dégradation catalytique de la cible et offrent la possibilité de moduler durablement les protéines impliquées dans les mécanismes de résistance[5]. Dans le cadre de travaux antérieurs réalisés au sein de l'équipe, une première génération de PROTACs ciblant p62 a été développée afin d'évaluer la faisabilité de cette approche[6]. Plusieurs composés ont montré une dégradation significative de p62 dans des modèles cellulaires de LCM sensibles (Z-138) ou résistants (ZBR) au BTZ, accompagnée d'une restauration de la sensibilité au traitement[6,8]. Parallèlement, l'utilisation du PROTAC dTRIM24, décrit dans la littérature[7], a permis de valider l'intérêt thérapeutique du ciblage de TRIM24 dans les cellules résistantes au BTZ[8]. Ces résultats préliminaires soutiennent l'hypothèse que la dégradation sélective de p62 et de TRIM24 par des approches de type PROTAC pourrait limiter les mécanismes adaptatifs de protéostasie impliqués dans la résistance au BTZ, notamment le dialogue fonctionnel entre autophagie et UPS, et ainsi restaurer durablement la sensibilité au traitement. Le projet vise au développement de deux bibliothèques de PROTACs de seconde génération ciblant respectivement p62 et TRIM24 afin d'étudier leur rôle dans les mécanismes de résistance associés aux voies de dégradation protéique et de développer des composés capables d'induire une dégradation plus efficace de ces protéines. L'activité biologique et les mécanismes d'action des composés seront évalués dans des modèles cellulaires de cancers résistants au BTZ. Des études de perméabilité, de stabilité et de localisation cellulaire seront également réalisées. Le projet s'appuiera sur une approche intégrée combinant modélisation moléculaire, chimie de synthèse, techniques biophysiques, biochimiques et biologie cellulaire.Objectif 1. Synthèse de nouveaux PROTACs ciblant p62 : De nouveaux PROTACs ciblant p62 seront développés à partir de dérivés du ligand YOK-2204. La conception des composés reposera sur des approches de modélisation moléculaire afin d'identifier des modifications structurales susceptibles d'améliorer l'interaction avec le domaine ZZ de p62. Différentes architectures de PROTACs seront ensuite synthétisées en modulant la nature, la longueur et la rigidité des liens ainsi que le point d'ancrage sur le ligand recrutant la ligase E3.Objectif 2. Synthèse de nouveaux PROTACs ciblant TRIM24 : De nouveaux PROTACs ciblant TRIM24 seront développés en remplaçant le recrutement de VHL par celui de CRBN. Différentes architectures seront explorées en modulant la longueur des liens ainsi que leur point d'attache au ligand de la ligase E3.Objectif 3. Caractérisation biophysique et biochimique des PROTACs : L'affinité des ligands pour p62 ou TRIM24 sera évaluée par Microscale Thermophoresis (MST) afin de mesurer les interactions ligand-protéine et d'évaluer l'impact des modifications structurales apportées aux composés développés sur ces interactions. Les mécanismes impliqués dans la dégradation induite seront étudiés à l'aide d'expériences de compétition avec des ligands de CRBN, d'inhibiteurs d'ubiquitination ainsi que de lignées cellulaires KO pour p62 ou TRIM24. Des analyses de perméabilité, de stabilité et de localisation cellulaire seront également réalisées pour certains composés fluorescents.Objectif 4. Validation de l'efficacité des PROTACs dans le lymphome à cellules du manteau (LCM) : L'activité biologique des composés développés sera évaluée dans des modèles cellulaires de LCM sensibles (Z-138) et résistants (ZBR) au BTZ. La capacité des PROTACs à induire la dégradation de p62 ou de TRIM24 sera analysée par Western blot et fluorescence cellulaire pour les composés possédant des propriétés fluorescentes. Ces analyses permettront notamment de déterminer les paramètres caractéristiques de la dégradation induite, tels que la DC (concentration induisant 50 % de dégradation) et la Dmax (niveau maximal de dégradation). L'impact des composés sur la survie cellulaire sera ensuite évalué par des tests de viabilité et d'apoptose afin de déterminer les valeurs d'EC associées à leur activité biologique. Des expériences de co-traitement PROTAC-BTZ seront également réalisées afin d'évaluer leur capacité à restaurer la sensibilité au BTZ dans les cellules résistantes.Objectif 5. Évaluation du potentiel des PROTACs dans d'autres types de cancers : Le potentiel thérapeutique des PROTACs développés sera également étudié dans d'autres modèles tumoraux, notamment le myélome multiple et le cancer du pancréas, pour lesquels des résultats préliminaires suggèrent un rôle important des mécanismes d'autophagie dans la résistance thérapeutique. Ce projet pourrait ainsi contribuer au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques fondées sur la dégradation ciblée des protéines afin de contourner les mécanismes de résistance aux inhibiteurs du protéasome dans les hémopathies malignes et d'autres cancers présentant une dérégulation de la protéostasie.

Le/la candidate devra posséder de bonnes connaissances théoriques en chimie organique. Il/elle devra avoir des compétences expérimentales en synthèse organique (travail sous atmosphère inerte), en méthodes de purification (distillation, chromatographie, cristallisation, extractions...), d'analyse et de caractérisation de molécules organiques (RMN, IR, MS...). Des expériences de travail à l'interface chimie biologie seront demandées.