Thèse Décoder les Interactions Entre Modification et Structures d'Arn Vers de Nouvelles Stratégies Anticancéreuses H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : BSB - Biologie, Santé, Biotechnologies Laboratoire de recherche : CRCT - Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse Direction de la thèse : Stefania MILLEVOI Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-25T23:59:59 La N6-méthyladénosine (m6A) est la modification interne la plus abondante des ARNm et un régulateur majeur de l'expression génique, fréquemment dérégulé dans les cancers où elle contribue à la progression tumorale, la métastase et la résistance aux traitements. Bien que sa régulation dépende d'enzymes dédiées et de protéines liant l'ARN (RBPs), les mécanismes assurant la spécificité de son action restent encore mal compris. Des données récentes mettent en évidence un rôle central de la structure de l'ARN dans ce processus.

Les G-quadruplexes ARN (RG4s), structures non canoniques riches en guanines, apparaissent comme des régulateurs clés de l'expression post-transcriptionnelle, modulés par des RBPs et des ligands moléculaires. Nos travaux ont permis de progresser dans leur compréhension, notamment via un mécanisme de type bind-unfold-lock (Herviou et al., 2020, Nat Commun), leur implication dans la traduction localisée (Dumas et al., 2025, Nat Commun), la mise en place d'une base de données dédiée (Bourdon et al., 2023, Nucleic Acids Res.), ainsi que l'identification de liens fonctionnels avec la machinerie m6A (Dumas et al., 2021, Trends Biochem Sci).

Ce projet vise à comprendre comment m6A et RG4s interagissent pour réguler l'expression des gènes dans le cancer, en explorant leur régulation réciproque, le rôle des RBPs et leur impact sur la réponse au stress et aux traitements anticancéreux. Une approche intégrative combinant analyses in silico, in vitro, in cellulo/in vivo, approches à haut débit et analyses mécanistiques à l'échelle de l'ARN sera mise en oeuvre.

Ce travail explore une nouvelle couche de régulation à l'interface entre épitranscriptomique, structure de l'ARN et cancérologie, avec un fort potentiel translationnel. La modification N6-méthyladénosine (m6A) est la plus abondante sur les ARNm et constitue un régulateur majeur de l'expression génique. Sa dérégulation est impliquée dans de nombreux processus tumoraux, notamment la prolifération, la métastase et la résistance aux traitements. Comprendre les mécanismes qui contrôlent la spécificité de dépôt et de lecture de m6A représente un enjeu central en biologie de l'ARN et en cancérologie. La régulation de m6A repose sur un ensemble d'enzymes (writers, erasers) et de protéines liant l'ARN (RBPs), mais les bases moléculaires de sa sélectivité restent encore mal comprises. Des données récentes suggèrent que la structure de l'ARN joue un rôle déterminant dans cette régulation. Dans ce contexte, les G-quadruplexes ARN (RG4s), structures non canoniques riches en guanines, émergent comme des éléments clés de la régulation post-transcriptionnelle. Ils influencent de nombreux processus biologiques et peuvent être modulés par des RBPs ainsi que par des ligands, certains étant déjà en développement clinique. Notre équipe a contribué de manière significative à la compréhension de ces structures, notamment en décrivant un mécanisme de régulation bind-unfold-lock impliquant des RBPs (Herviou, 2020, Nat Commun), en mettant en évidence leur rôle dans la traduction localisée de l'ARNm liée au métabolisme énergétique (Dumas, 2025, Nat Commun), et en développant une base de données dédiée aux RG4s et à leurs protéines associées (Bourdon, 2023, Nucleic Acids Res.). Nous avons également identifié des connexions fonctionnelles entre protéines associées aux RG4s et la machinerie m6A (Dumas, 2021, Trends Biochem. Sci.). Malgré ces avancées, une question majeure reste ouverte: comment les structures RG4 et la modification m6A interagissent-elles pour contrôler l'expression des gènes impliqués dans le cancer ?
Ce projet vise à :
- Décrypter les interactions entre m6A et RG4s au niveau des ARNm
- Comprendre leur régulation réciproque en contextes cis et trans
- Identifier le rôle des RBPs dans ces interactions
- Évaluer leur impact dans la réponse au stress génotoxique et aux traitements anticancéreux
Comme précédemment réalisé dans l'équipe (Herviou et al., 2020, Nat Commun ; Dumas et al., 2021, Trends Biochem Sci ; Dumas et al., 2025, Nat Commun ; Bourdon et al., 2023, Nucleic Acids Res), le projet repose sur une stratégie intégrative combinant :
- Analyses in silico : approches bioinformatiques, analyse de la structuration des ARN, de leur expression et des interactions ARN-protéine
- Approches in vitro : immunoprécipitation d'ARN, chromatographie d'ARN, co-immunoprécipitation (co-IP)
- Études in cellulo et in vivo : immunofluorescence, RNAscope, Proximity Ligation Assay (PLA)
- Méthodologies à haut débit : analyse du traductome, du protéome et du transcriptome
- Analyses mécanistiques à l'échelle de l'ARN individuel : utilisation de systèmes rapporteurs et analyses fonctionnelles fines