Thèse les Acides Aminés Branchés dans la Régulation du Cycle Veille-Sommeil H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Claude Bernard Lyon 1 École doctorale : NSCo - Neurosciences et Cognition Laboratoire de recherche : CRNL - CENTRE DE RECHERCHE EN NEUROSCIENCES DE LYON Direction de la thèse : Laurent SEUGNET ORCID 0000000316175721 Début de la thèse : 2027-01-04 Date limite de candidature : 2026-11-30T23:59:59 Les perturbations du sommeil sont fortement et bidirectionnellement associées aux maladies cardiométaboliques ; pourtant, les mécanismes reliant les anomalies du cycle veille-sommeil à ces pathologies restent mal compris. Nous émettons l'hypothèse que la modulation du transport et de l'utilisation des acides aminés branchés (BCAA) dans le cerveau, au cours du cycle veille-sommeil, constitue un lien mécanistique clé. Les BCAA sont des acides aminés essentiels jouant un rôle central dans la signalisation de l'insuline et de la voie TOR ; dans le cerveau, ils participent au cycle glutamate/GABA/glutamine, influençant ainsi l'équilibre excitation/inhibition. Leur captation cellulaire, y compris leur passage à travers la barrière hémato-encéphalique, dépend du transporteur LAT-1 (transporteur d'acides aminés neutres de grande taille), au niveau duquel les BCAA entrent en compétition avec des précurseurs de monoamines tels que la phénylalanine, le tryptophane, l'histidine et la tyrosine, ce qui pourrait affecter la neurotransmission monoaminergique. Nos travaux récents, réalisés chez la drosophile, démontrent que le transport des BCAA module l'activité de sous-populations neuronales GABAergiques et dopaminergiques spécifiques et affecte le cycle veille-sommeil. Dans leur ensemble, ces données indiquent que les taux de BCAA libres sont régulés par des interactions métaboliques dépendantes de l'horloge biologique et du cycle veille-sommeil, lesquelles façonnent in fine l'activité de circuits neuronaux sélectifs impliqués dans la régulation du sommeil.
L'objectif de ce projet est d'exploiter la flexibilité expérimentale de la drosophile pour élucider comment les BCAA façonnent le cycle veille-sommeil via une communication inter-organes, en poursuivant quatre buts : (1) mesurer les taux de BCAA dans l'hémolymphe et le cerveau ; (2) évaluer les taux intracellulaires de BCAA dans les circuits neuronaux GABAergiques et dopaminergiques impliqués dans la régulation veille-sommeil ; (3) déterminer comment l'activité neuronale influence les taux intracellulaires de BCAA ; et (4) évaluer l'impact des voies métaboliques dépendantes des BCAA sur le comportement veille-sommeil.
Nous quantifierons les taux de BCAA dans l'hémolymphe et le cerveau de mouches individuelles tout en manipulant le sommeil et l'horloge circadienne afin de définir leur relation avec les états de veille et de sommeil. En tirant parti du connectome du cerveau adulte et d'outils génétiques puissants chez la drosophile, nous identifierons les sous-populations neuronales GABAergiques et dopaminergiques régulatrices du sommeil qui sont sensibles au transport et au métabolisme des BCAA. L'activité neuronale sera suivie par imagerie calcique et les taux intracellulaires de BCAA seront mesurés à l'aide d'un biocapteur nouvellement développé, apportant ainsi un éclairage mécanistique sur le contrôle métabolique du sommeil. Sleep-wake and metabolic health display evolutionary conserved bidirectional interactions.
Sleep and circadian rhythms disruption exerts profound effects on overall health, and constitutes a strong risk factor for obesity and type2 diabetes, two highly prevalent metabolic diseases1. Despite extensive and long-standing observations, the intricate mechanisms linking sleep-wake cycles and circadian physiology to metabolic health remain elusive. Sleep and food intake are mutually exclusive behaviors governed by tightly interconnected regulatory systems, which likely play a crucial role in this relationship2-4. An additional factor to consider is the brain's intense metabolic activity, which demands a significantly higher supply of nutrients than most other organs. Unsurprisingly given the universality of sleep-wake and circadian rhythms, accumulating evidence point to the existence of evolutionary conserved mechanisms underlying brain and peripheral metabolism interactions. For instance, the consumption of glucose and sugar can promote sleep across species and flies with insomniac-like features or disrupted sleep show altered glycaemia and lipidemia.

Amino acids content and availability are underexplored in sleep/wake regulation
Relatively underexplored in this context is the significance of amino acids. Proteinogenic amino acids in particular play a pivotal role in all living animals, serving as the fundamental building blocks for protein synthesis and essential intermediates in energy metabolism pathways through transamination and degradation. Unlike other nutrients, amino acids cannot accumulate in intracellular storage systems such as glycogen and lipid droplets. Essential amino acids can only be supplied by diet or protein degradation, meaning that the uptake and transport of these amino acids are crucial. Furthermore, amino acids are indispensable for the synthesis of direct precursors of neurotransmitters, such as dopamine and GABA, and serve as major brain neurotransmitters themselves, including glutamate and glycine.

The particular importance of branched-chain amino acids. Among the 9 essential proteinogenic amino acids, the 3 branched-chain amino acids (BCAAs) leucine, isoleucine, and valine stand out. They are abundant in proteins, representing about 20% of the amino acids and act as messengers of key physiological responses. This is especially true for leucine, which assumes a critical role in the regulation of ***** secretion. In a reciprocal relationship, circulating ***** facilitates the absorption of amino acids. BCAAs also induce protein synthesis, contingent upon signaling through the Target of Rapamycin (TOR) kinase and alternative TOR-independent pathways. Importantly, altered plasma levels of BCAAs are consistently observed in diabetes, obesity, but also in sleep disorders. In the brain, BCAAs play a crucial role in the glutamate/GABA-glutamine cycle and can change excitatory/inhibitory balance. BCAA uptake into cells-including crossing the blood-brain barrier-relies on the large neutral amino acid transporter 1 (LAT-1), where they compete with monoamine precursors such as phenylalanine, tryptophan, and tyrosine, potentially affecting monoaminergic neurotransmission. Our published and recent studies in Drosophila show that LAT-1 transporters and BCAA availability modulate the activity of GABA and dopamine neuronal sub-populations. Thus, the use and transport of BCAAs by coordinating interactions between organs during sleep and wake, are well positioned to constitute an important link between sleep and metabolic health.
1.Monitor BCAA levels in the hemolymph and brain of single flies under food, clock, and feeding challenges.
2. Evaluate the impact on sleep-wake of BCAA-dependent modulating pathways in GABAergic and Dopaminergic subsets.
-State-of-the-art approaches in advanced HPLC techniques used in neurochemistry
-Drosophila molecular genetics and neurobiology
-Behavioral analysis of sleep
-Microscopy imaging (confocal and FRET using a BCAA biosensor).

Nous recherchons un étudiant manifestant un vif intérêt pour la neurochimie, le métabolisme et le comportement veille-sommeil. Les candidats doivent être titulaires d'un master (ou équivalent) en biologie ou dans une discipline connexe. Une expérience préalable de la recherche en HPLC et en neurobiologie de la drosophile constitue un atout.