Thèse Progression Mitotique et Relation Entre les Oscillateurs du Cycle Cellulaire et les Propriétés et l'Organisation du Cytoplasme. 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 : Benjamin LACROIX ORCID 0000000325339150
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59

La mitose constitue un événement majeur du cycle de vie des cellules eucaryotes, au cours duquel l'ADN répliqué est réparti entre les deux cellules filles. La séparation des chromosomes est assurée par une structure macromoléculaire appelée fuseau mitotique, composée principalement de filaments de microtubules. Au début de la mitose, le réseau de microtubules de l'interphase est démantelé puis réorganisé pour former un fuseau bipolaire qui aligne et sépare les chromosomes. Chez de nombreuses espèces, on a constaté que la durée de la mitose est courte, constante et indépendante de la durée des autres événements du cycle cellulaire [1-5]. Tous les événements mitotiques doivent être étroitement contrôlés dans le temps pour garantir la robustesse de la division cellulaire. Il est intéressant de noter que le fuseau mitotique possède la capacité remarquable de s'adapter à la taille de la cellule en ajustant ses dimensions au volume cellulaire [6]. Nous avons récemment découvert que la durée de l'assemblage du fuseau est constante et indépendante de sa taille, ce qui suggère que la cinétique de l'assemblage du fuseau et des microtubules réagit et s'adapte aux dimensions cellulaires afin de construire un fuseau de taille appropriée tout en maintenant la durée de la mitose constante [7]. Les oscillateurs du cycle cellulaire constituent un mécanisme candidat intéressant pour coordonner dans le temps et dans l'espace l'assemblage des microtubules et du fuseau mitotique. Les cyclines mitotiques, leurs kinases associées et leurs régulateurs donnent le rythme à la succession des événements du cycle cellulaire, garantissant ainsi leur coordination temporelle. La réorganisation des microtubules n'est pas le seul changement cytoplasmique qui se produit à l'entrée en mitose. Nous sommes particulièrement intrigués par les observations anecdotiques rapportées par des scientifiques travaillant sur des extraits cytoplasmiques d'oeufs de Xenopus, qui ont remarqué une variation de viscosité entre les extraits interphasiques et mitotiques. Cette modification des propriétés physiques est particulièrement intéressante d'un point de vue biochimique, car la viscosité peut influencer la cinétique des réactions et le métabolisme cellulaire [8, 9]. Dans cette optique, la cinétique des microtubules est influencée par la viscosité et l'encombrement cytoplasmique [10]. Nous ne savons pas comment les activités des kinases et des phosphatases mitotiques modulent la viscosité cytoplasmique, ni comment celle-ci, à son tour, influe sur leurs activités et sur l'assemblage des microtubules et du fuseau.
Notre objectif est d'affiner et d'unifier notre compréhension actuelle de la régulation des microtubules et du fuseau par les oscillateurs du cycle cellulaire, tout en tenant compte de la contribution des propriétés physiques du cytoplasme.
Dans l'ensemble, notre projet fournira une vision plus complète de la régulation cytosolique et cytoplasmique qui se produit pendant la mitose et mettra en évidence l'interaction mutuelle entre les activités biochimiques et les propriétés physiques du cytoplasme.

Cell division is a fundamental event or cell life, essential for development and homeostasis but also involved in diseases such cancers when it becomes out of control. Exploring the mechanism involved in regulating mitotic progression is crucial to better understand cell division in normal and pathological context and design novel neoplastic therapies. Mitotic progression involve many drastic intracellular reorganizations, including evanescence of the interphasic microtubule network, nuclear envelope breakdown and mitotic spindle assembly. These reorganization and their temporal coordination are mostly driven by cell cycle oscillators. We have been recently interested in an anecdotal evidence reported by scientist handling Xenopus extract suggesting that the viscosity of the extract changes between interphasic and mitotic extract. So far, we don't know what are the cause of this change but it might represent a promising property. First, because it represent efficient and easily tractable way to measure mitotic oscillation that could be applied at relatively high throughput screening for compounds that could block mitotic progression with the aim of developing anticancer drugs. Next, this changes in physical properties are also interesting from a biological and biochemical point of view as many biochemical reaction kinetics and cell metabolism can be influenced by viscosity.

Explore the dual role of cell cycle oscillators on microtubule properties during mitotic spindle assembly and on cytoplasmic and cytosolic physical organization and properties. We aim to identify new feedback loops regulating mitotic progression that relies on cytoplasmic physical properties tuning enzymatic reactions.

The project will involve complementary approaches of molecular biology, biochemistry, in vitro reconstitution assays and high-resolution imaging using TIRF microscopes and confocal microscopes using cell free cytoplasmic Xenopus egg extracts. Due to the number of microscopy images generated by our experiments, the project also involves a large part of computer-based image analysis. Any background on programming language (e.g. Python) would be a bonus but is not mandatory. The CRBM Institute hosts several platforms that will be used for this project including an aquatic and marine animal facility, a state-of-the-art imaging platform (MRI https://www.mri.cnrs.fr/fr/) and a protein purification platform. Montpellier is a highly active and dynamic city with a lot of universities and students. The CRBM is located within the city on a campus hosting several other institutes including the chemistry Pôle Balard.