Thèse Étude de la Pathologie Bpan à l'Aide de la Levure Saccharomyces Cerevisiae Compréhension des Mécanismes Moléculaires et Criblage de Molécules Thérapeutiques Validées sur des Cellules de Pati H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Ce projet porte sur la pathologie du BPAN (-propeller Protein-Associated Neurodegeneration), une maladie rare humaine causée par des variations génétiques dans le gène WDR45. Ce gène code une protéine impliquée dans les processus d'autophagie, un système de nettoyage et de recyclage intracellulaire essentiel au maintien de l'homéostasie cellulaire. Les mécanismes moléculaires précis à l'origine de cette pathologie restent encore largement méconnus. De plus, cette méconnaissance contribue à l'absence actuelle de traitement spécifique pour les patients.

Pour combler ces lacunes, il est aujourd'hui urgent de développer de nouveaux modèles expérimentaux. La levure Saccharomyces cerevisiae constitue un modèle alternatif particulièrement pertinent, car elle possède un gène homologue au gène humain WDR45, nommé ATG18.
Les trois objectifs principaux de ce projet sont les suivants :

1.Étudier les mécanismes moléculaires affectés par l'absence de la protéine Atg18p : la levure sera utilisée comme modèle simplifié pour analyser l'impact de la déficience d'Atg18p sur l'autophagie, en particulier sur la mitophagie, ainsi que sur la respiration cellulaire mitochondriale.

2.Identifier et valider des molécules à potentiel thérapeutique : le modèle levure a déjà permis de repérer des composés chimiques ayant un effet positif sur la maladie. Ces molécules, déjà autorisées pour un usage clinique (AMM), s'inscrivent dans une stratégie de repositionnement thérapeutique. Treize composés ont été identifiés comme prometteurs, dont deux ont été prioritairement étudiés et sont en cours d'étude. La thèse consistera à mieux comprendre leurs mécanismes d'action, à identifier leurs cibles cellulaires, et à valider leurs effets positifs sur des cellules de patients fournies par les cliniciens.

3.Découvrir de nouvelles molécules plus efficaces : afin d'identifier des candidats thérapeutiques supplémentaires, de nouveaux criblages pharmacologiques pourront être réalisés sur le modèle levure.

Dans l'ensemble, ce projet vise à combiner modélisation fondamentale et approche translationnelle afin de mieux comprendre la pathologie du BPAN et d'ouvrir des pistes thérapeutiques concrètes pour les patients.

La pathologie du BPAN (-propeller Protein-Associated Neurodegeneration) est une maladie neurodégénérative rare appartenant au groupe des NBIA (Neurodegeneration with Brain Iron Accumulation). Elle est causée par des variations génétiques du gène WDR45, qui code une protéine essentielle aux processus d'autophagie, un mécanisme de recyclage et de maintenance cellulaire. L'autophagie est cruciale pour le maintien de l'homéostasie cellulaire, notamment dans les neurones, où son dysfonctionnement peut entraîner l'accumulation de protéines et d'organites endommagés.

À ce jour, les mécanismes moléculaires précis à l'origine de la BPAN restent largement méconnus, ce qui explique l'absence de traitements spécifiques. L'étude des fonctions de WDR45 et des conséquences de sa déficience est donc essentielle pour comprendre la physiopathologie de la maladie.

La levure Saccharomyces cerevisiae constitue un modèle pertinent pour étudier ces mécanismes, car elle possède un gène homologue, ATG18, impliqué dans les mêmes processus d'autophagie. Ce modèle permet d'étudier de manière simplifiée les conséquences cellulaires de la déficience en Atg18p, notamment sur la mitophagie et la fonction mitochondriale.

Parallèlement, le modèle levure est utilisé pour l'identification de molécules thérapeutiques, dans une démarche de repositionnement pharmacologique. Des composés existants, déjà autorisés pour un usage clinique, ont montré des effets positifs, et de nouvelles molécules peuvent être identifiées grâce à des criblages pharmacologiques.

Ainsi, ce projet s'inscrit à l'interface entre neurobiologie fondamentale, modélisation cellulaire et recherche translationnelle, avec l'objectif de mieux comprendre la BPAN et d'ouvrir des pistes thérapeutiques concrètes pour les patients.

1- Objectifs généraux

Comprendre les mécanismes moléculaires de la BPAN et identifier de nouvelles stratégies thérapeutiques à partir d'un modèle cellulaire simplifié.

2- Objectifs spécifiques

Utiliser la levure Saccharomyces cerevisiae pour analyser l'impact de l'absence d'Atg18p sur l'autophagie, la mitophagie et la respiration mitochondriale.

Identifier et valider des molécules thérapeutiques

Comprendre leurs mécanismes d'action des composés identifiés, déterminer leurs cibles cellulaires et valider leurs effets sur des cellules de patients.

Réaliser de nouveaux criblages pharmacologiques sur le modèle levure pour identifier des candidats thérapeutiques supplémentaires.

Le projet repose sur une combinaison de modélisation cellulaire, analyses moléculaires et pharmacologiques.

1- Modèle levure (Saccharomyces cerevisiae)

Utilisation de souches de levure déficientes pour le gène ATG18, homologue de WDR45, afin d'étudier les conséquences cellulaires de l'absence de la protéine Atg18p.

Analyses des processus d'autophagie et de mitophagie, ainsi que de la respiration mitochondriale, à l'aide de techniques de biologie cellulaire, biochimique et imagerie.

2- Criblage et validation de molécules thérapeutiques

Utilisation du modèle levure pour identifier des composés chimiques présentant un effet positif sur la déficience en Atg18p.

Étude des mécanismes d'action de ces molécules et identification de leurs cibles cellulaires via des approches moléculaires et biochimiques.

Validation des effets positifs sur des cellules de patients fournies par les cliniciens, permettant une approche translationnelle.

3- Découverte de nouvelles molécules

Réalisation de criblages pharmacologiques supplémentaires sur le modèle levure pour identifier de nouveaux candidats thérapeutiques.

Sélection des molécules les plus prometteuses pour des études mécanistiques approfondies et des tests sur cellules de patients.