Implication des organites dans les processus de dégénérescence et régénérescence

Involvement of organelles in degenerative and regenerative processes

• Auteur / Autrice : Vincent Gisbert
• Direction : Christian Jorgensen, Mireille Rossel
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Inscription en doctorat le 02/10/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IRMB - Cellule souches, plasticité cellulaire, régénération tissulaire et immunothérapie des maladies inflammatoires
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Adult mesenchymal stem cell tissue hemostasis and regeneration.

Mots clés

Mots clés libres

Régénerescence

Réticulum

Organites

Mitochondries

Poisson-zèbre

Pathologies neurodégénératives

Regeneration

Zebrafish

Mitochondria

Neurodegenerative diseases

Organelles

Reticulum

Résumé

Introduction générale: Présents chez tous les eucaryotes, les organites sont des structures intracellulaires très dynamiques, reliées par une forte connectivité. Cette communication permet un transfert permanent d'ions et de lipides à l'échelle de toute la cellule. L'altération de ces contacts joue un rôle central dans de nombreuses pathologies telles que le diabète, les cancers ou les maladies neuromusculaires. Les organites jouent notamment un rôle primaire dans la mise en place des paraplégies spastiques héréditaires. Les différentes protéines associées aux paraplégies spastiques ne présentent entre elles aucune analogie apparente. Pourtant, les travaux les plus récents ont démontré que ces protéines convergent vers une fonction commune et assurent la coordination des organites à travers la cellule. Problématique: Notre projet propose d'explorer le rôle des protéines impliquées dans les paraplégies héréditaires et d'identifier les chefs d'orchestre capables de coordonner les compartiments subcellulaires autour du réticulum et de la mitochondrie. Nos premiers résultats suggèrent que ces protéines induisent à la fois des processus de dégénérescence et une absence de régénérescence, qui ensemble, conduiraient à la perte de motricité. En décryptant le rôle des organites dans les paraplégies spastiques, nous souhaitons traiter la pathologie en restaurant le contact des organites ou l'équilibre lipidique qui en découle. Buts principaux: Notre projet vise à comprendre comment une altération des organites peut impacter la dégénérescence neuronale et musculaire, et affecter en parallèle les processus de régénération. Pour ce faire, l'étudiant en Master réalisera une suppression des gènes candidats sur le modèle poisson-zèbre, puis décrira l'impact subcellulaire et cellulaire de la lignée mutante. Plan détaillé du projet: Le projet s'articulera autour de 3 axes complémentaires. 1- Caractérisation d'une lignée mutante chez le poisson- zèbre: Nos gènes candidats seront supprimés chez l'embryon de poisson-zèbre par approche CRISPR/Cas9. Des lignées rapportrices ciblant chaque organite spécifiquement permettront de caractériser les défauts intracellulaires dans le motoneurone ou dans le myocyte de l'animal déplété. 2 - Analyse des fonctions régénératives en contexte mutante: Pour connaitre l'importance de nos gènes candidats dans les mécanismes de régénération, nous créerons des lésions ciblées à l'aide d'un laser sur les embryons mutants. Nous évaluerons ainsi l'importance des gènes candidats et des organites sur la régénération des cellules impliquées dans l'unité motrice (neurones, myocytes, cartilage). 3 - Mise en place d'un protocole de transplantation d'organites: Pour corriger les défauts observés dans les paraplégies spastiques héréditaires, et plus globalement, dans les maladies associées aux compartiments subcellulaires, nous tenterons de développer une procédure de production et de transplantation d‘organites. Ce nouvel axe thérapeutique pourrait déboucher sur un traitement innovant pour de nombreuses pathologies humaines.

Introduction: Present in all eukaryotes, organelles are highly dynamic intracellular structures, linked by strong connectivity. This communication allows permanent transfers of ions and lipids in the whole cell. The alteration of these contacts plays a central role in many pathologies such as diabetes, cancers or neuromuscular diseases. In particular, organelles play a primary role in the establishment of hereditary spastic paraplegia. The different proteins associated with spastic paraplegia do not exhibit any structural homology. However, recent works demonstrated that these proteins converge towards a common function and ensure the coordination of organelles across the cell. Problem: Our study proposes to explore the role of key proteins involved in hereditary paraplegia and to identify the conductors capable of coordinating the subcellular compartments around the reticulum. Our first results suggest that these proteins induce both degenerative processes and an absence of regeneration, which together, would lead to the loss of motricity described in patient. By deciphering the subcellular origin of spastic paraplegia, we aim at treating the pathology by restoring organelle coordination. Main goals: Our project aims to understand how an alteration of organelles can impact neuronal and muscular degeneration, and impact simultaneously regeneration processes. To do this, the intern will carry out a deletion of the hit candidate on the zebrafish model, and describe the subcellular and cellular impact of the mutant line. Detailed plan: The project will focus on 3 complementary axes. 1- Characterization of a mutant line in zebrafish: The candidate gene will be deleted in the zebrafish embryo by CRISPR/cas9. Reporter lines targeting specific organelle will support a characterization of intracellular defects in the motor neuron or in the myocyte of the depleted animal. Behavioral and metabolic analyses will complete the overall description of the model. 2 - Analysis of regenerative functions in a mutant context: To explore the impact of our candidate on regenerative mechanisms, we will generate laser-targeted lesions on the mutant embryos. We will evaluate the importance of candidate genes and organelles on the regeneration of cells involved in the motor unit (neurons, myocytes, cartilage). 3- Creation of a procedure for organelle production and transplantation: To target the different phenotypes observed in hereditary spastic paraplegia, and more generally, in organite-associated disease, we are developing an innovative procedure to produce and transplant subcellular compartment. This new therapeutic axis could lead to a brand new therapy for major human pathologies.