Thèse Régulation Épigénétique des Éléments Transposables et des Points de Contrôle du Cycle Cellulaire au Cours du Développement du Système Nerveux chez la Drosophile. H/F Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : BSB - Biologie, Santé, Biotechnologies Laboratoire de recherche : MCD - Molecular, Cellular and Developmental Biology Unit Direction de la thèse : Luisa DI STEFANO ORCID 0000000334379066 Début de la thèse : 2027-09-01 Date limite de candidature : 2026-11-23T23:59:59 La manière dont les organismes multicellulaires régulent leur taille reste une question fondamentale en biologie. Un contrôle précis du cycle cellulaire garantit que les cellules se divisent au moment et à l'endroit appropriés, favorisant ainsi la croissance globale et le maintien de la taille des organes. Outre le cycle cellulaire traditionnel, plusieurs variantes jouent des rôles spécialisés dans des contextes biologiques distincts. Le système nerveux central (SNC), tant chez les mammifères que chez la drosophile, est un tissu complexe qui utilise divers processus du cycle cellulaire allant au-delà du cycle mitotique conventionnel - notamment l'endocycle - pour répondre aux exigences complexes du développement, du maintien et du fonctionnement neuronaux.
La structure et la fonction de la chromatine sont au coeur de la régulation du cycle cellulaire, les modifications des histones jouant un rôle clé dans la dynamique de la chromatine. Nos recherches ont montré que la perte de l'histone déméthylase dLsd1 entraîne une réduction de la taille des organes, notamment une microcéphalie, une augmentation de l'apoptose et une perturbation de la progression du cycle cellulaire. De plus, nous observons une augmentation significative du nombre de noyaux gliaux dans le SNC de la drosophile. dLsd1 est un facteur de chromatine essentiel à la répression de l'expression des gènes et des éléments transposables (ET). Les ET sont des éléments génétiques mobiles susceptibles d'entraîner une instabilité génomique. Cependant, le lien entre la perturbation épigénétique de la répression des gènes et des ET et les anomalies du cycle cellulaire consécutives à une déplétion de dLsd1 dans l'homéostasie du SNC reste à explorer. Nous proposons ici une approche intégrée combinant la génétique et la génomique afin d'étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires par lesquels dLsd1 régule la répression des gènes et des TE, le cycle cellulaire et le développement normal du SNC.
Comprendre comment la structure de la chromatine, l'expression des gènes et des TE, ainsi que la régulation du cycle cellulaire s'entrecroisent pour déterminer la taille des organes pourrait apporter des éclairages cruciaux sur les troubles caractérisés par une croissance et un développement anormaux des organes, tels que le cancer et la microcéphalie. Understanding how tissues grow and reach their desired size is crucial in biology. Different types of cells use various cell cycle mechanisms to perform specific functions. Surprisingly, various cell types follow diverse cycling strategies even within a single tissue. For example, the neural stem cells (NSCs) follow the canonical cell cycle in the Drosophila CNS. In contrast, several glial cells in the Drosophila CNS are polyploid and increase their DNA content by pursuing endocycle, endomitosis or acytokinetic mitosis. Our knowledge of how various cell cycles are regulated and their impact on organ growth is limited. Recent evidence suggests that the histone demethylase LSD1 is vital in regulating cell proliferation and is crucial for the differentiation of various cell types. Research from the Di Stefano lab in Drosophila has shown that loss of dLsd1 results in reduced organ size, including microcephaly, and affects the cell cycle and apoptosis. In this collaborative research proposal, the Arya and Di Stefano labs will pool their knowledge and skills to unravel the role of dLsd1 in regulating diverse cell division mechanisms in the CNS and how dLsd1-mediated epigenetic control of genome expression regulates organ size. Our goal is to better understand the epigenetic mechanisms that control the cell cycle in glia and neurons and the consequences of the loss of specific epigenetic factors on brain size. To this end, we propose a powerful combination of genetics and genomics experiments in vivo in specific cell types, which is made possible by the use of Drosophila melanogaster. Our approach, which combines the expertise of the Arya lab in nervous system development with that of the Di Stefano lab in studying the epigenetic mechanisms that control development, has two main objectives: 1) Elucidating the consequences of depleting an epigenetic factor, the histone demethylase dLsd1, on the cell cycle in NSCs and various types of glia. 2). Determine the epigenetic mechanisms by which dLsd1 regulates cell cycle and CNS development. This project will provide important insights into the chromatin-mediated mechanisms that govern normal CNS development in Drosophila and, given the high degree of conservation of epigenetic factors across species, could help develop new epigenetic therapies for cancer and microcephaly. We will use genomic assays (ChIP-Seq, RNA-Seq, ATAC-Seq) upon dLsd1 depletion to determine dLsd1's targets and chromatin changes in selected brain cells. The datasets will be analysed through bioinformatic approaches. We will also use biochemical approaches (Western blot, Co-immunoprecipitations, proximity ligation assays), Molecular Biology methods (Real-time qPCR, RNA/DNA extraction, cloning), Genome editing (CRISPR-Cas9), Drosophila genetics (crosses, generation of transgenic lines, mosaic analysis), Cell biology methods (cell culture, RNAi, immunofluorescence), and confocal microscopy