Thèse Diversité Moléculaire et Évolution des Atp Nucléosidases à Travers l'Arbre du Vivant H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Claude Bernard Lyon 1 École doctorale : E2M2 - Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation Laboratoire de recherche : CIRI - CENTRE INTERNATIONAL DE RECHERCHE EN INFECTIOLOGIE Direction de la thèse : François ROUSSET ORCID 000000021139192X Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-09T23:59:59 Le long bras de fer évolutif entre les cellules et les virus a conduit à l'émergence de multiples systèmes de défense bloquant l'infection virale à l'échelle cellulaire, définissant ainsi l'immunité innée. Les bactéries sont également exposées aux infections par des virus appelés bactériophages, qui sont les particules biologiques les plus abondantes sur Terre. Nous avons récemment découvert les ATP nucléosidases, des enzymes bactériennes activées lors de l'infection par les phages, qui clivent spécifiquement les molécules d'ATP pour priver les virus d'énergie et stopper leur propagation. De manière frappante, ces ATP nucléosidases sont également répandues chez les eucaryotes, et des analyses phylogénétiques préliminaires suggèrent que les eucaryotes les ont acquises à plusieurs reprises au cours de l'évolution à partir de séquences procaryotes. Cependant, de nombreuses questions persistent : comment ces ATP nucléosidases ont-elles émergé à partir d'enzymes métaboliques? Comment les eucaryotes les ont-ils acquises ? Quelle est la diversité moléculaire de ces enzymes à travers l'arbre du vivant ? Les objectifs de ce projet sont : i) de cartographier la diversité des ATP nucléosidases à travers l'arbre du vivant et d'élucider leur évolution moléculaire ; ii) de caractériser les propriétés biochimiques d'ATP nucléosidases bactériennes et eucaryotes variées in vitro ; iii) de comprendre les déterminants de séquence qui les rendent spécifiques à l'ATP. Ce projet éclairera ainsi l'évolution et la diversité moléculaire d'une famille d'effecteurs immunitaires disséminés à travers l'arbre du vivant. Les phages coexistent avec les bactéries depuis 3 milliards d'années. Cette longue co-évolution a conduit à l'émergence de mécanismes de défense chez les bactéries afin de survivre aux infections, définissant ainsi l'immunité bactérienne [1]. Longtemps considérée comme limitée aux systèmes de restriction-modification et aux systèmes CRISPR-Cas, le domaine de l'immunité bactérienne connait aujourd'hui un essor considérable marqué par la récente découverte de plus de 250 familles de systèmes de défense disséminées à travers de nombreux phyla bactériens [1]. Notamment, certaines stratégies de défense apparaissent conservées entre prokaryotes et eukaryotes [2], représentant un nouveau paradigme pour l'étude de l'immunité innée.
Dans ce contexte, nous avons récemment découvert les ATP nucléosidases, des effecteurs enzymatiques qui, une fois activés pendant l'infection par un phage, dégradent massivement les molécules d'ATP pour vider la cellule bactérienne de son énergie et bloquer la propagation virale [3]. Des analyses phylogénétiques suggèrent que les ATP nucléosidases sont répandues également chez les eucaryotes, notamment chez les champignons, coraux et arthropodes, où leur fonction moléculaire est conservée. La dégradation de l'ATP semble ainsi représenter une stratégie de défense conservée à l'échelle de l'arbre du vivant.
Suite à cette découverte, de nombreuses questions persistent : comment les ATP nucléosidases ont-elles évolué à partir d'enzymes métaboliques ? Quelle est leur distribution à travers l'arbre du vivant ? Comment les eucaryotes les ont-ils acquises ?
Ce projet de thèse vise à explorer ces questions en combinant des approches de biologie évolutive, de microbiologie et de biochimie.
- Analyses phylogénétiques
- Bioinformatique structurale
- Purification de protéines
- Tests enzymatiques
- Métabolomique