How muscle cell nuclei detect pressure to coordinate the morphogenesis of sarcomers with mitochondrial metabolism

How muscle cells' nuclei sense pressure to coordinate sarcomere morphogenesis with mitochondrial metabolism

• Auteur / Autrice : Tanguy Lecourt
• Direction : Frank Schnorrer
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie-Santé - Spécialité Biologie du Développement
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IBDM - Institut de Biologie du Développement de Marseille
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : IBDM - Dynamique Musculaire

Mots clés

Mots clés libres

Mechanobiology

Development

Proteomics

Résumé

Contexte : Les cellules musculaires assemblent leurs sarcomères contractiles et leurs mitochondries productrices d'énergie au cours du développement. Leur regroupement extrême produit une forte pression sur les noyaux musculaires et les comprime en disques allongés. En même temps, ces noyaux changent de transcription pour permettre la maturation des sarcomères et des mitochondries. Nous souhaitons étudier l'impact des forces mécaniques sur ce changement transcriptionnel. Nous avons identifié une nouvelle protéine BTB Zn-finger appelée Tono, qui est particulièrement méchanosensible et forme de grandes gouttelettes séparées en phase, quelques minutes seulement après l'application de la pression. Nous savons que Tono est nécessaire pour que le changement transcriptionnel se produise. Objectifs : 1. Caractériser le protéome et le métabolome du muscle de vol au cours du développement en utilisant la spectrométrie de masse et la métabolomique pour alimenter un modèle de flux mitochondrial. 2. Caractériser le contenu des gouttelettes nucléaires de Tono et leur contribution à l'activation ou à la répression de la transcription grâce à l'imagerie à super résolution. 3. Quantifier les changements transcriptionnels induits mécaniquement en appliquant des manipulations mécaniques aiguës suivies d'une imagerie en direct et d'un séquençage profond.

Background: Muscle cells assemble their contractile sarcomeres and their energy producing mitochondria during development. Their extreme packing produces high pressure on the muscle nuclei and squeezes these into elongated discs. At the same time, these nuclei change transcription to allow sarcomere and mitochondria maturation. Here we would like to study how mechanical forces impact this transcriptional change. We have identified a novel BTB Zn-finger protein called Tono, which is acutely mechanosensitive and forms large phase-separated droplets, only minutes after pressure application. We know that Tono is required for the transcriptional change to occur. Aims: 1. Characterise the developmental flight muscle proteome and metabolome using mass spectrometry and metabolomics to feed a mitochondrial flux model. 2. Characterise the contents of the Tono nuclear droplets and their contribution to transcriptional activation or repression with super resolution imaging. 3. Quantify the mechanically induced transcriptional changes by applying acute mechanical manipulations followed by live imaging and deep sequencing.