La simplification génétique de la régulation cdk-dépendante du cycle cellulaire dans les cellules de vertébrés. // genetic simplification of cdk-mediated cell cycle regulation in vertebrate cells

Topic description

La division cellulaire est à la base de nombreux processus essentiels pour la santé, et est contrôlée par l'activité des kinases cycline-dépendantes (CDK). La dérégulation du cycle cellulaire est essentielle pour la carcinogénèse, et les inhibiteurs de CDK sont utilisés dans les thérapies anticancéreuses. Ainsi, il est crucial de comprendre les conséquences physiologiques de la modulation de l'activité des CDKs in vivo. Nous émettons l'hypothèse que le cycle cellulaire des vertébrés est gouverné par des seuils d'activité globale des CDKs et ne nécessite pas de CDKs ou de cyclines spécifiques, un modèle cohérent avec les données récentes et suggérant une conservation chez tous les eucaryotes.
Pour explorer cette hypothèse chez les vertébrés, nous avons récemment généré des souris portant un commutateur génétique conditionnel de CDK1, activé par la recombinase Cre, le remplaçant par une protéine de fusion synthétique et chimiquement contrôlable (sensibilisée à un analogue, as)-CDK1-cycline B1. Dans le cadre de ce projet de thèse, nous exploiterons ces souris pour déterminer les effets de la réduction de la complexité génétique du réseau CDK et de l'inhibition chimique uniquement de CDK1. Premièrement, ces souris seront croisées avec des souris exprimant une Cre inductible dans l'épithélium intestinal, ou de manière ubiquitaire. Cela nous permettra d'évaluer si, chez les souris adultes, le cycle cellulaire peut être piloté par un seul complexe CDK1-cycline; si c'est le cas, cela démontrera que l'architecture centrale du cycle cellulaire est conservée des protozoaires aux vertébrés. Dans le cas contraire, cette information sera tout aussi importante.
Deuxièmement, nous étudierons comment l'inhibition aiguë de CDK1 dans l'épithélium intestinal affecte la prolifération et la différenciation cellulaire. Pour ce faire, nous générerons des organoïdes intestinaux à partir de ces souris et réaliserons des expériences in vitro en utilisant un analogue spécifique pour inhiber uniquement CDK1, afin d'évaluer la croissance et la différenciation des organoïdes. Enfin, nous isolerons des fibroblastes embryonnaires murins (MEF) pour mener des expériences sur le cycle cellulaire in vitro. Ainsi, nous déterminerons le seuil d'activité de CDK1 nécessaire à la mitose dans les cellules de vertébrés, et établirons comment la simplification du contrôle par les CDK affecte les autres phases du cycle cellulaire.
Ensemble, ces résultats amélioreront la compréhension du cycle cellulaire des vertébrés et des conséquences physiologiques de l'inhibition très spécifique de l'activité de CDK1, ce qui devrait avoir un impact sur les thérapies anticancéreuses utilisant des inhibiteurs de CDK.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Cell division underlies many processes that are critical in health and aging, and is controlled by the activity of Cyclin-dependent kinases (CDKs). Deregulation of the cell cycle is causal in cancer, and CDK inhibitors are used in cancer therapies. It is therefore crucial to understand the physiological consequences of modulation of CDK activity in vivo. We hypothesise that the vertebrate cell cycle is driven by thresholds of overall CDK activity and may not require specific CDKs or cyclins, a model that is consistent with recent evidence and implies conservation throughout eukaryotes. To explore this hypothesis in vertebrates, we have recently generated mice with a Cre-recombinase-triggered conditional genetic switch in its essential regulator, CDK1, to a synthetic and chemically controllable (analogue sensitised, as)-CDK1-cyclin B1 fusion protein. In this PhD project, we will exploit these mice to determine the effects of reducing the genetic complexity of the CDK network. First, mice will be crossed with available mice expressing an inducible Cre in the most highly proliferating tissue, the intestinal epithelium, or ubiquitously. This will allow us to assess whether in adult mice the cell cycle can be driven by a single CDK1-cyclin complex; if so, it will demonstrate that the core cell cycle architecture is conserved from protozoans to vertebrates. If not, this will be equally important information. Second, we will ask how acute inhibition of CDK1 in the intestinal epithelium affects cell proliferation and differentiation. To do this we will generate intestinal organoids from these mice, and perform in vitro experiments using the specific analogue to inhibit CDK1, assessing organoid growth and differentiation. Finally, we will isolate murine embryonic fibroblasts (MEFs) to perform cell cycle experiments in vitro. Thus, we will determine the CDK1 activity threshold required for mitosis in vertebrate cells, and establish how the simplification of CDK control affects other phases of the cell cycle, in particular, the dynamics of DNA replication. Together, these results will improve understanding of the vertebrate cell cycle and the physiological consequences of specifically inhibiting CDK1 activity, which should have impact for cancer therapies using CDK inhibitors.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Début de la thèse : 01/10/

Funding category

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Funding further details

Concours pour un contrat doctoral