Thèse Régulation Maturation et Fonctions des Ferrédoxines Mitochondriales H/F

Université Paris-Saclay GS Life Sciences and Health

La ferrédoxine mitochondriale FDX2 est un transporteur d'électrons contenant un centre [2Fe-2S] et jouant un rôle clé dans la biogenèse de l'ensemble des protéines à centre Fe-S [1,2]. Ces protéines sont essentielles à de nombreux processus cellulaires fondamentaux, notamment la respiration, la traduction des ARNm ainsi que la réplication et la réparation de l'ADN [3]. Des mutations dans FDX2 entraînent un défaut de formation des centres Fe-S et sont à l'origine de pathologies mitochondriales sévères (ex. : [4,5]). Par ailleurs, FDX2 et la ferrédoxine mitochondriale FDX1 qui est elle impliquée dans la stéroïdogenèse et divers processus redox [1] présentent des propriétés de suppresseurs de tumeurs et participent à la régulation de la ferroptose et de la cuproptose, deux formes de mort cellulaire non apoptotiques qui suscitent un fort intérêt en cancérologie [6-8]. Ceci fait des ferrédoxines mitochondriales des cibles thérapeutiques prometteuses en santé humaine. Malgré leur importance, les mécanismes régissant leur régulation et leur maturation (insertion du centre Fe-S dans l'apoprotéine) ainsi que certains de leurs rôles biologiques demeurent largement méconnus. Ce projet vise à élucider ces mécanismes en combinant différentes approches dans des lignées de cellules humaines, incluant des modèles de cancers du sein, ainsi que dans le modèle eucaryote Saccharomyces cerevisiae. Dans un premier temps, le réseau protéique des ferrédoxines sera établi grâce à des approches de protéomique, de génomique et de chemoprotéomique. Cette cartographie permettra d'identifier les facteurs impliqués dans leur régulation et leur maturation, ainsi que de nouveaux partenaires fonctionnels. Ces candidats seront ensuite analysés de manière approfondie à l'aide de techniques de biologie cellulaire, de biologie moléculaire, de biochimie et de biophysique afin de caractériser les différents processus. Ce projet offrira ainsi une formation pluridisciplinaire à l'étudiant(e) et ouvrira la voie à l'identification de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Les mitochondries sont des organites essentiels dont les fonctions dépassent la production d'ATP par phosphorylation oxydative. Elles jouent un rôle central dans la biosynthèse des centres Fe-S, des cofacteurs indispensables [2,3]. En raison de la toxicité du fer libre et de la forte réactivité des centres Fe-S, leur assemblage et distribution nécessitent une régulation fine. Chez l'homme, cette biogenèse repose sur deux machineries interconnectées : la machinerie mitochondriale ISC et la machinerie cytosolique CIA [2]. La ferrédoxine mitochondriale FDX2 y joue une fonction de transporteur d'électrons indispensable à l'assemblage des centres Fe-S [1]. Des mutations affectant FDX2 conduisent à des maladies mitochondriales rares, notamment des myopathies (ex : [4,5]), et sa modulation a été proposée comme stratégie thérapeutique potentielle dans le traitement de l'ataxie de Friedreich [9,10]. Le ciblage de FDX2 et de FDX1 a également été suggéré comme approche thérapeutique pour traiter certains cancers [7,8]. Les ferrédoxines constituent ainsi des cibles thérapeutiques prometteuses dont la caractérisation reste indispensable pour développer des stratégies efficaces.

L'objectif principal de ce projet est d'identifier les facteurs de maturation, les régulateurs et les partenaires fonctionnels des ferrédoxines mitochondriales, en particulier FDX2. Pour cela, le projet cherche à établir les réseaux protéiques des ferrédoxines, identifier des candidats potentiels et caractériser les mécanismes de régulation et de maturation aux niveaux cellulaire et moléculaire. A terme, ces travaux pourront ouvrir la voie au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques.

L'étudiant(e) établira le réseau protéique des ferrédoxines mitochondriales en utilisant des approches complémentaires. Des analyses protéomiques, incluant la co-immunoprécipitation et le marquage de proximité, seront réalisées dans des lignées de cellules humaines. En parallèle, des approches génomiques et chemoprotéomiques seront menées chez la levure, un modèle adapté à ce type d'études. L'ensemble de ces approches sera suivi d'une analyse fonctionnelle approfondie des facteurs candidats impliqués dans la régulation et maturation des ferrédoxines, en combinant des techniques de biologie cellulaire, biologie moléculaire, biochimie et biophysique (incluant cytométrie en flux, western blot, marquage de cystéines, production de protéines, spectroscopie UV-visible).