Topic description
De nombreuses maladies neurodégénératives sont caractérisées par l'agrégation de protéines possédant la propriété intrinsèque de pouvoir se condenser par séparation de phase. En conditions physiologiques, certaines de ces protéines sont requises pour la formation d'organelles ou corps nucléaires, qui se comportent comme des gouttelettes liquides. C'est le cas de FUS et de TDP-43 dans la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA), qui contrôlent la formation des paraspeckles. Ces corps nucléaires, dont la formation est altérée dans les motoneurones de patients atteints de SLA, sont connus pour réguler l'expression des gènes en maintenant certains facteurs cellulaires dans le noyau, dont de nombreux transcrits d'ARN avec des rétentions d'introns (RI) spécifiques. On sait que les RI sont profondément affectées dans les motoneurones des patients atteints de SLA, y compris des RI de transcrits codant eux-mêmes pour des protéines requises pour la formation des paraspeckles, telles que FUS et SFPQ. Pour comprendre l'implication des paraspeckles et des RI dans la SLA, il est nécessaire de les isoler afin d'analyser leur contenu, ce qui reste très difficile étant donné leur nature liquide. Dans ce projet, en utilisant une méthode originale développée dans notre laboratoire (méthode RD-HRS - RNA/DNA High-salt Recovered Sequences), nous proposons de réaliser le profilage du contenu en ADN génomique et en ARN des paraspeckles dans des conditions physiologiques ou pathologiques. Nos expériences préliminaires montrent que, dans un contexte physiologique, les transcrits avec RI qui ont été identifiés dans la SLA sont associés à des condensats nucléaires. Certains de ces transcrits codent pour des protéines nécessaires à la formation des paraspeckles. En utilisant un modèle cellulaire humain bien décrit (fibroblastes IMR-90) et des motoneurones humains dérivés de cellules souches pluripotentes induites provenant (hiPS) de patients atteints de SLA et porteurs de deux mutations pathogéniques distinctes, ainsi que leurs contrôles isogéniques, le projet décryptera comment l'altération de la formation des paraspeckles dans la SLA affecte leur association avec certains loci génomiques, ainsi que la rétention nucléaire et la maturation des transcrits avec RI et comment ces altérations contribuent à la maladie. En explorant les mécanismes moléculaires derrière l'implication des paraspeckles dans la SLA, notre projet devrait permettre d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles qui résultent de l'altération de ces corps nucléaires avec l'idée que, à terme, agir sur la formation des paraspeckles pourrait aider à restaurer les fonctions cellulaires normales dans la SLA.
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Many neurodegenerative diseases are characterised by the aggregation of proteins that otherwise have the intrinsic propensity to condensate by phase separation. Under physiological conditions, some of these proteins are required for the formation of organelles, or nuclear bodies, that behave like liquid-droplets. This is the case for FUS and TDP-43 in the Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS), which control the formation of paraspeckle nuclear bodies. Paraspeckles, whose formation is altered in motor neurons of ALS patients, are known to regulate gene expression by maintaining cellular factors into the nucleus, including many RNA transcripts with specific Intron Retentions (IR). Noticeably, IR is known to be profoundly affected in motor neurons of ALS patients, including IR of transcripts encoding themselves paraspeckle proteins like FUS and SFPQ. To understand the involvement of paraspeckles and IR in the ALS disease, it is necessary to isolate them in order to analyse their content, which remains very difficult given their liquid-like nature. In this project, using an original method developed in our laboratory (the RD-HRS - RNA/DNA High-salt Recovered Sequences - method), we propose to perform the profiling of genomic DNA and RNA contents of paraspeckles under physiological or pathological conditions. Our preliminary experiments show that, in a physiological context, transcripts with IR reported in ALS are associated with nuclear condensates, including some encoding proteins required for paraspeckle formation. Using a well-described human model (IMR-90 fibroblasts) and motor neurons derived from human induced Pluripotent Stem (hiPS) cells issued from ALS patients carrying two distinct pathogenic mutations and their isogenic controls, the project will decipher how altered paraspeckles formation in ALS affects their association with some genomic loci, as well as the nuclear retention and maturation of transcripts with IR and how these alterations contribute to the disease. By exploring the molecular mechanisms behind the involvement of paraspeckles in the ALS disease, our project is expected to identify new potential therapeutic targets that result from the alteration of these nuclear bodies with the ideas that, ultimately, acting on paraspeckle formation may help to restore normal cellular functions in ALS.
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Début de la thèse : 01/10/
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