Origines et évolution des protéines de type prion (prlp) chez les eucaryotes // origins and evolution of prion-like proteins (prlps) in eukaryotes

Topic description

Initialement associées aux maladies neurodégénératives, les protéines de type prion (PrLP) sont aujourd’hui reconnues comme des acteurs physiologiques majeurs de la plasticité cellulaire et de la réponse au stress. Ces protéines possèdent souvent un domaine intrinsèquement désordonné riche en glutamine et asparagine, dit prion-like domain (PrLD), capable de basculer entre états solubles, condensés ou amyloïdes. Des exemples emblématiques incluent CPEB chez l’Aplysie, impliquée dans la mémoire synaptique, MAVS dans la réponse antivirale, MED15 et FUS dans la régulation transcriptionnelle et la dynamique des condensats nucléocytoplasmiques, ou encore ELF3 chez les plantes, dont la polymérisation amyloïde contrôle la floraison et la photopériode. Chez les champignons, les protéines Sup35, Ure2p et HET-s constituent des modèles expérimentaux de prions fonctionnels, montrant que l’agrégation réversible peut servir de mécanisme de régulation ou d’adaptation. Ces transitions conformationnelles sont désormais perçues comme des réponses adaptatives, et non comme des dérives pathologiques. Cette thèse vise à retracer l’origine et la diversification des protéines de type prion à l’échelle des eucaryotes, en testant l’hypothèse selon laquelle les grandes crises paléoclimatiques ont favorisé l’apparition et la duplication de gènes codant des domaines PrLD via l’expansion de microsatellites et l’activité des éléments transposables. Le projet combinera analyses phylogénomiques, détection de domaines PrLD et modélisation des pressions de sélection, afin de cartographier les grandes étapes de l’évolution fonctionnelle des PrLP et leur lien avec la tolérance au stress.
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Initially associated with neurodegenerative diseases, prion-like proteins (PrLPs) are now recognized as key physiological players in cellular plasticity and stress response. These proteins often contain an intrinsically disordered domain rich in glutamine and asparagine, known as a prion-like domain (PrLD), capable of switching between soluble, condensed, or amyloid states. Notable examples include CPEB in Aplysia, involved in synaptic memory, MAVS in antiviral defense, MED15 and FUS in transcriptional regulation and nucleocytoplasmic condensate dynamics, and ELF3 in plants, whose amyloid polymerization controls flowering and photoperiodic responses. In fungi, Sup35, Ure2p, and HET-s serve as experimental models of functional prions, demonstrating that reversible aggregation can act as a regulatory or adaptive mechanism. These conformational transitions are now viewed as adaptive molecular strategies rather than pathological anomalies.

This PhD project aims to trace the origin and diversification of prion-like proteins across eukaryotes, testing the hypothesis that major paleoclimatic crises have episodically promoted the emergence and duplication of genes encoding PrLDs through microsatellite expansion and transposable element activity. The project will combine large-scale phylogenomic analyses, PrLD domain detection, and modeling of selective pressures to map the key stages in the functional evolution of PrLPs and their links to stress tolerance.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de biologie François JACOB
Service : Service d’Etude des Prions et des Infections Atypiques
Laboratoire : Laboratoire d’Innovation Diagnostique et Thérapeutique
Date de début souhaitée : 01-10-
Ecole doctorale : Structure et Dynamique des Systèmes Vivants (SDSV)
Directeur de thèse : MADOUI Amin
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/JACOB
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Funding category

Public/private mixed funding

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