Thèse Comment les Interactions des Facteurs de Transcription Au-Delà de l'Adn Façonnent-Elles l'Organisation Nucléaire et la Robustesse du Développement Embryonnaire H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier
École doctorale : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
Laboratoire de recherche : CRBM - Centre de Recherche en Biologie cellulaire de Montpellier
Direction de la thèse : Albert TSAI ORCID 0000000216430780
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59

L'organisation spatiale du noyau joue un rôle important dans la régulation précise de l'expression génétique qui régit le développement embryonnaire. Plus précisément, les facteurs de transcription (FT) qui régulent le destin des cellules peuvent être localisés dans des pôles de transcription au niveau de leurs gènes cibles. L'équipe TSAI a démontré que le FT Hox Ultrabithorax (Ubx) est enrichi dans ces pôles avec des cofacteurs transcriptionnels spécifiques, favorisant ainsi la spécificité régulatoire entre les loci génomiques partageant des entrées régulatoires communes. De plus, ces environnements multifacettes protègent la régulation génique contre les stress environnementaux externes, garantissant ainsi la résilience du développement embryonnaire. La nature multicomposante de ces pôles suggère qu'ils peuvent fournir un lieu de communication pour les différents processus entourant l'expression génique. Étant donné que le succès de l'initiation de la transcription nécessite des interactions entre les FT et les cofacteurs et médiateurs transcriptionnels, ces microenvironnements pourraient constituer le cadre spatial qui coordonne ces liens. Cependant, on ne sait pas comment un centre coordonne ces composants, si son organisation diffère entre les tissus et les lignées cellulaires, et comment les interactions entre cofacteurs ajustent les fonctions spécifiques à la lignée cellulaire de l'Ubx. De plus, si ces pôles améliorent la résilience de la régulation génétique et du développement phénotypique face aux défis environnementaux, la contribution des partenariats entre facteurs de transcription et cofacteurs reste incertaine. Combler ces lacunes permettra de clarifier comment les FT peuvent être particulièrement bien placés pour coordonner l'expression génétique résiliente et précise dans un organisme exposé à des stress environnementaux. Cela pourrait également révéler comment la régulation transcriptionnelle interagit avec les paramètres environnementaux et s'y adapte, permettant à un système biologique robuste d'émerger à partir d'interactions moléculaires stochastiques.

This doctoral project is integral to the general theme of the research group to understand how spatial organization of transcription in the nucleus shapes regulatory specificity and facilitates robust embryo development in a stressful environment.
The group benefits from the expertise of the CRBM in studying complex cellular processes, including nuclear organization in different cellular and animal systems.

Ce projet de doctorat fait partie intégrante du thème général du groupe de recherche qui consiste à comprendre comment l'organisation spatiale du noyau régule les gènes du développement et facilite un processus robuste de développement de l'embryon.
Le groupe bénéficie de l'expertise du CRBM dans l'étude de processus cellulaires complexes, y compris l'organisation nucléaire dans différents systèmes cellulaires et animaux.

This PhD project will integrate super-resolution imaging in whole embryos and analysis from statistical physics to:
-Map the spatial organization of Ubx with cofactors inside the nucleus and at its target genes in the ectoderm using quantitative metrics.
-Characterize how this organization adapts to extrinsic temperature variations.
-Extend this characterization to the mesoderm to identify how nuclear organization differs between cell lineages.
-Evaluate how Ubx-cofactors interactions contribute to the spatial organization of Ubx and its response to temperature stress (cold-stress 14°C, homeostasis 25°C, heat-stress 32°C).
-Develop a biophysical framework to explain how the nuclear organization of TFs confers regulatory robustness against biological and environmental stresses.

Ce projet de thèse intégrera l'imagerie à super-résolution dans des embryons entiers et l'analyse issue de la physique statistique afin de :
- Cartographier l'organisation spatiale de l'Ubx avec ses cofacteurs à l'intérieur du noyau et au niveau de ses gènes cibles dans l'ectoderme à l'aide de mesures quantitatives.
- Caractériser la manière dont cette organisation s'adapte aux variations de température extrinsèques.
- Étendre cette caractérisation au mésoderme afin d'identifier les différences d'organisation nucléaire entre les lignées cellulaires.
-Évaluer comment les interactions Ubx-cofacteurs contribuent à l'organisation spatiale de l'Ubx et à sa réponse au stress thermique (stress froid 14 °C, homéostasie 25 °C, stress chaud 32 °C).
-Développer un cadre biophysique pour expliquer comment l'organisation nucléaire des TF confère une robustesse réglementaire contre les stress biologiques et environnementaux.

-3D AiryScan and 3D STED microscopy for super-resolution mapping of the organization of transcriptional hubs.
-RNA FISH to identify and examine transcription sites of Ubx target genes.
-Expansion microscopy (ExM) with a lattice light-sheet microscope (available in the MRI of BioCampus Montpellier) as a high-resolution approach to compare multiple tissues from the same embryo.
-Analysis using spatial auto-/cross-correlation functions and Delaunay triangulation to extract the topological and organizational properties of Ubx/partner associations.

-Microscopie 3D AiryScan et 3D STED pour la cartographie à super-résolution de l'organisation des pôles transcriptionnels.
-RNA FISH pour identifier et examiner les sites de transcription des gènes cibles Ubx.
-Microscopie à expansion (ExM) avec un microscope à feuille de lumière en treillis (disponible dans l'MRI de la BioCampus Montpellier) comme approche haute résolution pour comparer plusieurs tissus provenant du même embryon.
-Analyse à l'aide de fonctions d'auto-corrélation/corrélation croisée spatiales et de triangulation de Delaunay pour extraire les propriétés topologiques et organisationnelles des associations Ubx/partenaire.