Thèse Etude du Pore Apoptotique par des Approches de Biochimie Intégrative. H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Bordeaux
École doctorale : Sciences de la Vie et de la Santé
Laboratoire de recherche : Institut de Biochimie et Génétique Cellulaires
Direction de la thèse : Stéphen MANON ORCID 0000000257921084
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-20T23:59:59

La protéine Bax est au coeur du processus d'apoptose. Inactive dans les cellules saines, elle subit des changements conformationnels suite à un signal d'apoptose, permettant son insertion dans la membrane mitochondriale externe (MOM) pour y former un pore. La perméabilisation qui en résulte est un point de non-retour de l'apoptose. Le laboratoire d'accueil a mis au point et optimisé des modèles permettant des études fonctionnelles et structurales sur la façon dont Bax s'insère et s'organise dans les membranes. Nous avons notamment mis en évidence l'implication du récepteur mitochondrial Tom22 dans le processus. De plus, la localisation mitochondriale de Bax est affectée par des mutations de Tom22, et des peptides dérivés de Tom22 induisent des changements conformationnels de Bax.
Le projet de recherche vise à (1) caractériser les changements structuraux de Bax induits par l'interaction avec Tom22 et (2) identifier des conditions dans lesquelles la manipulation de l'interaction entre Bax et Tom22 serait efficaces pour stimuler la fonction pro-apoptotique de Bax, notamment en fonction de la présence de ses partenaires anti-apoptotiques, et en combinaison avec les molécules BH3-mimétiques.

(1) Un modèle d'insertion co-traductionnelle, mis au point dans le laboratoire d'accueil, consiste à synthétiser Bax dans un système 'cell-free' en présence de nanodisques, seule ou avec Tom22, en absence ou en présence de molécules ajoutés (peptides dérivés de Tom22, BH3-mimétiques,...). Il est aussi possible de synthétiser et purifier Bax soluble pour tester son insertion et la formation de pores dans des liposomes ou des mitochondries isolées.
La structure de Bax insérée en nanodisques sera étudiée en combinant des approches de biochimie des protéines (pontages, sondes fluorescentes, mesures d'interactions) et de spectrométrie de masse (échange proton/deutérium). La stabilité et l'homogénéité des objets sera optimisée dans le but de réaliser des images de cryoEM et d'accéder ainsi à des structures avec une haute résolution.

(2) Bax peut être activée après la rupture de l'interaction avec les protéines anti-apoptotiques. Ce mode d'activation indirect est plus susceptible de se produire dans des cellules cancéreuses surexprimant les protéines anti-apoptotiques, traitées par des molécules BH3-mimétiques telles que le vénétoclax, déjà utilisé en clinique. L'intérêt de l'approche est de combiner l'utilisation des BH3-mimétiques (1ère étape de l'activation) avec celle de molécules pouvant mimer l'effet de Tom22 (2ème étape de l'activation) dans le but de potentialiser leur action.
Nous pouvons mesurer la capacité de Bax à perméabiliser la MOM, après rupture de son interaction avec ses partenaires anti-apoptotiques. Dans un premier temps, nous testerons des peptides dérivés de Tom22 et leur capacité à agir de façon synergique avec les molécules BH3-mimétiques. Les données structurales obtenues au cours de la partie (1) nous permettront d'affiner les molécules candidates.
Des modèles cellulaires dans lesquels l'apoptose est déficiente seront alors utilisés pour tester l'efficacité potentielle des effecteurs identifiés.

Ce projet s'inscrit dans le contexte de la compréhension des mécanismes moléculaires régulant l'apoptose, et à la possibilité de stimuler le processus dans des cellules cancéreuses déficientes.

Déterminer la structure du pore apoptotique formé par Bax; Identifier des molécules permettant de favoriser la formation et/oui la stabillité de ce pore, notamment dans le contexte du cancer.

- Expression en 'cell-free' en présence de nanodisques
- Coformation de nanodisques contenant la protéine Bax et ses partenaires (Tom22 et protéines anti-apoptotiques).
- Méthodes de biochimie des protéines visant à déterminer la structure/conformation de Bax membranaire (sondes fluorescentes, pontages, spectrométrie de masse,...).
- Optimisation de la stabilité de Bax membranaire dans le but de générer des images en cryoEM.
- Design et tests de molécules favorisant l'activation de Bax et la formation/stabilité du pore