Thèse Sumoylation de la Chromatine et Sumo E3-Ligases Mécanismes et Implications dans les Vulnérabilités Thérapeutiques du Cancer du Sein H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université d'Orléans
École doctorale : Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant - SSBCV
Laboratoire de recherche : CBM - Centre de Biophysique Moléculaire
Direction de la thèse : Marcin SUSKIEWICZ ORCID 0000000232796571
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59

La SUMOylation des histones est une modification post-traductionnelle (MPT) encore très peu étudiée, dont les conséquences fonctionnelles et structurales sur la chromatine demeurent largement inconnues, et dont les SUMO E3-ligases impliquées restent à découvrir.
Ce projet de thèse vise à caractériser structuralement et fonctionnellement la chromatine SUMOylée reconstituée, in vitro, et à déterminer le rôle de la SUMO E3-ligase TOPORS dans ce processus. Il explorera également le lien entre la ferroptose et l'axe TOPORS/chromatine dans l'objectif de découvrir de nouvelles vulnérabilités thérapeutiques dans le cancer su sein, plus particulièrement le cancer du sein triple négatif, pour contribuer au développement de nouveaux traitements ciblés et plus efficaces pour ce type de cancer particulièrement agressif.

Etat de l'art du sujet et hypothèses : La chromatine est le lieu privilégié de multiples modifications post-traductionnelles (MPTs) des histones, qui constituent des marqueurs clés du code épigénétique. Parmi ces modifications, la SUMOylation des histones, consistant à la liaison covalente d'une ou plusieurs protéines SUMO (Small Ubiquitin-like MOdifier) sur la lysine cible, demeure largement méconnue, malgré son rôle majeur dans la régulation de la structure et de la fonction de la chromatine. Depuis sa découverte en 2003 1, les études réalisées se sont principalement focalisées sur la compréhension de son rôle dans la transcription des gènes, laissant ainsi un véritable vide dans notre compréhension des mécanismes sous-jacents à la SUMOylation des histones. Cette lacune s'explique principalement par le caractère hautement dynamique et réversible de cette modification et sa faible abondance dans les cellules, rendant leur isolation en vue d'une caractérisation biochimique particulièrement difficile.
Par ailleurs, les SUMO E3-ligases capables de modifier les histones sont peu caractérisées et apparaissent limitées à un nombre restreint de candidates, ce qui ajoute encore un autre obstacle à la compréhension des mécanismes moléculaires régulant ce type de modification épigénétique. La protéine TOPORS (Topoisomerase1-binding, arginine/serine-rich protein) est un suppresseur de tumeurs 2, ayant la particularité d'exercer une double activité E3-ligases, à la fois pour la SUMO1 et pour l'ubiquitine. Elle est connue pour sa capacité à moduler le code d'histones, notamment en ubiquitinant l'histone H2AX lors de la réparation des dommages de l'ADN 3, ainsi que pour son implication dans la régulation de l'architecture chromatinienne d'ordre supérieur 4. Ces caractéristiques font de cette E3-ligase une candidate plausible à la SUMOylation des histones.
En outre, des données récentes montrent une implication croissante de la SUMOylation dans la régulation de la mort cellulaire par ferroptose 5, une forme de mort cellulaire dépendante du Fer. Des données obtenues dans notre laboratoire ainsi que de nombreux articles montrent une sensibilité accrue des cellules du cancer du sein à la ferroptose, en particulier dans le sous-type triple négatif. Des données préliminaires montrent que l'inhibition de la SUMOylation conduit à l'apparition de la résistance à la ferroptose. Dans ce projet, nous allons décortiquer le lien entre la voie de la SUMOylation et la ferroptose, identifier la ou les SUMO-ligases impliquées et les protéines cibles.

Ce projet de thèse sera structuré autour de trois axes principaux :
Axe 1 : Caractérisation structurale et fonctionnelle de la SUMOylation de la chromatine. Le premier objectif consiste à réaliser une caractérisation biochimique approfondie de la SUMOylation des histones en utilisant une chromatine SUMOylée reconstituée in vitro. Cela impliquera notamment l'identification des lysines cibles sur chaque histone et l'évaluation de l'impact de leurs SUMOylation sur l'organisation de la chromatine et la stabilité des nucléosomes, ainsi que leurs propriétés dynamiques.
Axe 2 : Rôle et mécanisme d'action de TOPORS. Cela consistera à analyser le rôle de TOPORS dans la modification des histones et plus particulièrement à découvrir les bases moléculaires régissant l'interaction entre la chromatine et TOPORS.
Axe 3 : SUMOylation et ferroptose. Le dernier objectif consiste à étudier le lien entre la ferroptose et la SUMOylation, et notamment celle des histones, dans le cadre du cancer du sein. Il vise également à déterminer le rôle de TOPORS dans ce processus. L'enjeu principal est d'identifier de nouvelles cibles susceptibles d'induire une vulnérabilité thérapeutique exploitable dans le traitement du cancer du sein.

Un large panel d'approches expérimentales sera utilisé tout le long de la réalisation de ce projet de thèse, combinant biochimie structurale et fonctionnelle, biologie moléculaire et biologie cellulaire. Les analyses biochimiques incluront principalement la purification de protéines, des approches d'immunoprécipitation et de western blot, la reconstitution in vitro de la chromatine 6, la SUMOylation enzymatique et chimique, l'EMSA et l'imagerie moléculaire par microscopie électronique (EM) et cryo-EM. Parallèlement, les approches cellulaires comprendront la transfection des cellules, le marquage par immunofluorescence et la microscopie confocale, tests de viabilité.