Thèse la Simplification Génétique de la Régulation Cdk-Dépendante du Cycle Cellulaire dans les Cellules de Vertébrés. H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Le candidat doit avoir un diplôme au niveau Master 2 ou équivalent (240 ECTS) dans la biologie cellulaire, moléculaire, ou la biochimie, et doit parler anglais au moins à un niveau B2 (mais un certificat n'est pas exigé). Le candidat doit être motivé, ambitieux, responsable, avoir un esprit independent et aimer travailler en équipe.

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 : Daniel FISHER ORCID 0000000208223482
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59

La division cellulaire est à la base de nombreux processus essentiels pour la santé, et est contrôlée par l'activité des kinases cycline-dépendantes (CDK). La dérégulation du cycle cellulaire est essentielle pour la carcinogénèse, et les inhibiteurs de CDK sont utilisés dans les thérapies anticancéreuses. Ainsi, il est crucial de comprendre les conséquences physiologiques de la modulation de l'activité des CDKs in vivo. Nous émettons l'hypothèse que le cycle cellulaire des vertébrés est gouverné par des seuils d'activité globale des CDKs et ne nécessite pas de CDKs ou de cyclines spécifiques, un modèle cohérent avec les données récentes et suggérant une conservation chez tous les eucaryotes.
Pour explorer cette hypothèse chez les vertébrés, nous avons récemment généré des souris portant un commutateur génétique conditionnel de CDK1, activé par la recombinase Cre, le remplaçant par une protéine de fusion synthétique et chimiquement contrôlable (sensibilisée à un analogue, as)-CDK1-cycline B1. Dans le cadre de ce projet de thèse, nous exploiterons ces souris pour déterminer les effets de la réduction de la complexité génétique du réseau CDK et de l'inhibition chimique uniquement de CDK1. Premièrement, ces souris seront croisées avec des souris exprimant une Cre inductible dans l'épithélium intestinal, ou de manière ubiquitaire. Cela nous permettra d'évaluer si, chez les souris adultes, le cycle cellulaire peut être piloté par un seul complexe CDK1-cycline; si c'est le cas, cela démontrera que l'architecture centrale du cycle cellulaire est conservée des protozoaires aux vertébrés. Dans le cas contraire, cette information sera tout aussi importante.
Deuxièmement, nous étudierons comment l'inhibition aiguë de CDK1 dans l'épithélium intestinal affecte la prolifération et la différenciation cellulaire. Pour ce faire, nous générerons des organoïdes intestinaux à partir de ces souris et réaliserons des expériences in vitro en utilisant un analogue spécifique pour inhiber uniquement CDK1, afin d'évaluer la croissance et la différenciation des organoïdes. Enfin, nous isolerons des fibroblastes embryonnaires murins (MEF) pour mener des expériences sur le cycle cellulaire in vitro. Ainsi, nous déterminerons le seuil d'activité de CDK1 nécessaire à la mitose dans les cellules de vertébrés, et établirons comment la simplification du contrôle par les CDK affecte les autres phases du cycle cellulaire.
Ensemble, ces résultats amélioreront la compréhension du cycle cellulaire des vertébrés et des conséquences physiologiques de l'inhibition très spécifique de l'activité de CDK1, ce qui devrait avoir un impact sur les thérapies anticancéreuses utilisant des inhibiteurs de CDK.

Activated oncogenes are often present in normal tissues, and only drive tumourigenesis in specific contexts. In mouse models, strong oncogenes only transform the cell type with the shortest cell cycle (Chen et al., 2025). Furthermore, lengthening the cell cycle by genetic manipulation of the CDK control network suffices to abrogate tumourigenesis even though other cancer hallmarks are maintained. As such, specific reduction of activity of CDKs that control the cell cycle may be beneficial for cancer patients. However, complete inhibition cannot be achieved without toxicity because highly proliferating tissues such as the intestinal epithelium require cell division. Furthermore, most CDK inhibitors are not sufficiently specific. Thus, to date, the effects of specifically reducing activity of cell cycle CDK in vivo remain unknown.
While the mammalian genome encodes 20 CDKs and 29 cyclins (1), our early work in the fission yeast S. pombe suggested that the cell cycle can be driven by oscillations in the activity of a single CDK1-cyclin B complex alone (2, 3). This quantitative model was later proven using chemical genetics, where fission yeast cells functioning on an engineered monomolecular CDK-cyclin fusion complex were viable, even in the absence of all other CDK and cyclin genes and much of the regulatory phosphorylation network (4). Furthermore, in vivo activity of this module could be externally controlled using chemical genetics. This works due to a mutation in the ATP-binding pocket of the kinase (rendering it analogue-sensitive: as-CDK) allowing for mono-specific, dose-dependent and reversible chemical inhibition with bulky ATP analogues such as 1-Nm-PP1. Thus, the cell cycle could be directed at will by chemical control of a single CDK activity.
Similar principles are likely to apply to mammals. Multiple CDK gene knockouts in mice showed that CDK1 is the only CDK essential for the core cell cycle (5), and mammalian cyclins are similarly redundant (6-9). We thus propose that the proliferation of mammalian cells may rely on quantitative oscillations of overall CDK activity, while the additional complexity of the CDK network might increase coupling between the cell cycle and developmental programmes. As an example, specifically manipulating CDK1 activity levels in mouse embryonic stem cells using as-CDK1 combined with the 1-Nm-PP1 inhibitor showed that CDK1 couples pluripotency to cell cycle regulation (10). However, although homozygous as-CDK1 ES cells proliferated normally and heterozygous mice were viable, homozygous mutant mice could not be produced, suggesting that the precise regulation of CDK1 activity is critical for development but precluding further physiological analysis of why this is the case. We have overcome these obstacles by implementing a novel genetic switch in mice, based on FLEx2 technology (11, 12), to inducibly and conditionally replace CDK1 in adult mice with an as-CDK1(M32V F80G)-cyclin B1 fusion protein.