Thèse Identification et Caractérisation du Complexe Moléculaire Synthétisant l'Adn en Mitose Midas H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier
École doctorale : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
Laboratoire de recherche : IGMM - Institut de Génétique Moléculaire de Montpellier
Direction de la thèse : Nicolas TALAREK ORCID 0000000328047372
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59

Avant chaque division cellulaire, la cellule doit répliquer parfaitement son génome afin de transmettre une copie exacte de ses chromosomes à chacune de ses cellules filles. Cette tâche, appelée réplication de l'ADN, est extrêmement délicate car le mécanisme de réplication est constamment soumis à des perturbations endogènes et exogènes qui entraînent un stress réplicatif, source majeure d'instabilité du génome. Par exemple, l'activation précoce d'oncogènes (Ras ou cycline E) induit un niveau élevé de stress réplicatif, et donc une instabilité chromosomique (CIN) favorisant l'oncogenèse. En effet, il est proposé que l'origine du cancer est due à des défauts de réplication de l'ADN conduisant à une CIN caractérisée par une aneuploïdie, des cassures et des réarrangements chromosomiques [1]. La CIN est souvent associée à des régions tardives à répliquer, telles que les sites fragiles communs (CFS) [2]. Alors que la synthèse de l'ADN était considérée comme limitée à la phase S, plusieurs études récentes ont montré que la réplication des CFS se produit dans des cellules en mitose, par un processus appelé MiDAS (synthèse d'ADN en mitose) [3,4]. La machinerie canonique de synthèse de l'ADN (le réplisome) étant incompatible avec la mitose [5], la réplication de l'ADN en mitose est réalisée par une machinerie différente (nommée MiDASome). Cependant, la manière dont les cellules remodèlent cette machinerie pour passer du réplisome au MiDASome, comment et quand MiDAS démarre, quels ADN polymérases et facteurs auxiliaires sont impliqués, restent encore flous. Nos résultats montrent que MiDAS est particulièrement actif dans les cellules cancéreuses par rapport aux cellules normales. Cependant, la faible fréquence de MiDAS détectable rend difficile l'identification du rôle de facteurs spécifiques.
Pour contourner cette limitation, nous utilisons un système génétique dans le modèle de levure bourgeonnante, Saccharomyces cerevisiae. Notre système conduit à une MiDAS synchrone, massive et essentielle, le rendant ainsi optimal à la dissection biochimique et génétique de la MiDAS. Par ailleurs, nous avons récemment pu confirmer que la dégradation inductible (degron) de CDC6 dans les cellules cancéreuses induit également la MiDAS, ce qui en fait un outil idéal pour tester les candidats obtenus chez la levure dans les cellules cancéreuses.
L'objectif du candidat sera d'identifier et de valider les composants du MiDASome en utilisant la levure et des cellules humaines en utilisant une combinaison d'approches (microscopie, spectrométrie de masse, cytométrie quantitative par imagerie (QIBC), séquençage par nanopore, etc.). Voici les principaux objectifs :
1. Identification systématique de nouveaux composants MiDAS. La composition du MiDASome sera analysée chez la levure par iPOND (isolement de protéines sur ADN naissant) couplée à la spectrométrie de masse. Cette méthode, à la pointe de la technologie pour l'analyse des protéines associées à l'ADN naissant, est maîtrisée au laboratoire.
2. Validation des candidats chez la levure. Leur rôle dans la MiDAS sera testé à l'aide de notre test MiDAS-QIBC, ainsi qu'en évaluant la vitesse et l'efficacité de MiDAS par peignage d'ADN et séquençage nanopore. La hiérarchie de chaque protéine identifiée sera décryptée en testant les interactions génétiques (épistasie, létalité synthétique) entre eux dans un mutant cdc6-1.
3. Validation des candidats dans des cellules humaines. Les orthologues humains des meilleurs candidats validés chez la levure seront déplétés par siRNA et testés pour leur rôle dans MiDAS dans des cellules humaines après dégradation de CDC6.
Ces travaux novateurs permettront d'identifier les mécanismes contribuant à l'apparition, à l'évolution et à la résistance aux médicaments des cellules tumorales. Ainsi, cibler les composants de la MiDAS pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour le diagnostic et le traitement du cancer.

Le cancer est la première cause de mortalité en France et la deuxième dans le monde. Trouver un moyen d'éliminer les cellules tumorales sans affecter les cellules normales reste un enjeu majeur de la recherche contre le cancer. La plupart des cellules cancéreuses possèdent un nombre anormal de chromosomes et peinent à les répliquer. Notre laboratoire a montré que contrairement aux cellules normales, les cellules cancéreuses terminent la duplication de leur génome en retard, pendant la mitose (ségrégation des chromosomes). Cette synthèse anormale provoque des remaniements chromosomiques qui sont une caractéristique et un moteur de la progression tumorale. L'identification des acteurs responsables de cette synthèse tardive d'ADN en mitose constituerait une avancée majeure dans la compréhension des mécanismes fondamentaux de l'apparition et du développement des tumeurs. L'exploitation de ce nouveau talon d'Achille permettrait de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Identifier et caractériser la composition du complexe moléculaire synthétisant l'ADN en mitose en utilisant la levure S. cerevisiae comme modèle et tester sa conservation dans les cellules cancéreuses.

Les approches expérimentales feront appel à la génétique de levure, à la culture cellulaire, vidéo-microscopie à haute résolution, protéomique quantitative, peignage moléculaire de l'ADN, séquençage nanopore, inactivation de gène (dégron, siRNA, CRISPR-Cas9)