Thèse C2tac - Dégradation Ciblée par Protac de Pi3kc2 et Pi3kc2 pour Décrypter leur Rôle dans la Biologie des Mégacaryocytes et des Plaquettes H/F Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : BSB - Biologie, Santé, Biotechnologies Laboratoire de recherche : I2MC - Institut des Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires Direction de la thèse : Sonia SEVERIN ORCID 0000000215662619 Début de la thèse : 2027-09-01 Date limite de candidature : 2026-11-23T23:59:59 Les mégacaryocytes (MK) sont des cellules de la moelle osseuse qui se différencient à partir des cellules souches hématopoïétiques par un processus unique de polyploïdisation et de remodelage membranaire, aboutissant à la production des plaquettes, effecteurs cellulaires de l'hémostase. Notre équipe et d'autres ont montré que la PI3-kinase de classe II C2 (PI3KC2) est un régulateur clé de la dynamique membranaire et granulaire des plaquettes, et que son inhibition pharmacologique représente une stratégie antithrombotique prometteuse qui, contrairement aux antiplaquettaires actuels, pourrait ne pas augmenter le risque hémorragique (1-6). Cependant, les inhibiteurs pharmacologiques ne bloquent que l'activité catalytique, laissant intactes les fonctions d'échafaudage (scaffold) de la protéine. Par ailleurs, le rôle mécanistique de son paralogue PI3KC2 reste mal compris dans les MK et les plaquettes.
Ce projet, C2TAC, propose de dépasser ces limites en utilisant la technologie PROTAC (PROteolysis TArgeting Chimera) (7,8), qui détourne le système ubiquitine-protéasome pour dégrader la protéine cible dans son intégralité plutôt que de simplement inhiber son activité. À partir des inhibiteurs de PI3KC2 et PI3KC2 développés par le laboratoire de Marc Nazaré (9-12), des dégradeurs PROTAC seront conçus pour cibler sélectivement PI3KC2 et/ou PI3KC2, une stratégie chimique particulièrement adaptée aux cellules primaires humaines, difficilement modifiables génétiquement.

Le doctorant concevra et synthétisera une chimiothèque de constructions PROTAC bivalentes, à partir des rationnels communs et des structures cristallographiques (rayons X) disponibles en interne. Ce travail sera suivi d'un criblage et d'une caractérisation de la puissance, de la sélectivité et de la cinétique des dégradeurs PROTAC dans des modèles cellulaires, puis de leur application à la lignée humaine immortalisée de mégacaryocytes (imMKCL) (13) ainsi qu'à des MK et plaquettes primaires issus d'échantillons humains et murins, permettant ainsi de comparer un système cellulaire amplifiable à des modèles physiologiquement pertinents. Les PROTACs sélectifs d'isoforme permettront une dissection fonctionnelle des contributions individuelles et redondantes de PI3KC2 et PI3KC2 à la maturation des MK, à la dynamique membranaire et granulaire, ainsi qu'à la production, l'activation des plaquettes et leur interaction avec les cellules endothéliales. Les phénotypes obtenus seront également comparés à ceux induits par les inhibiteurs catalytiques, afin de révéler d'éventuelles fonctions dépendantes de l'échafaudage, inaccessibles à l'inhibition pharmacologique seule.
Au-delà de son intérêt fondamental pour la biologie plaquettaire, ce projet interdisciplinaire, associant chimie (Berlin) et biologie cellulaire/vasculaire (Toulouse), permettra de générer des outils chimiques inédits (first-in-class) à potentiel translationnel pour une nouvelle classe d'agents antithrombotiques, et formera le doctorant à l'interface de la biologie chimique et de l'hématologie. Megakaryopoiesis and platelet production involve tightly regulated membrane and cytoskeletal remodeling. We and others previously showed that PI3KC2 controls platelet membrane and granule morphology, and that its inhibition could constitute a novel antithrombotic strategy without the bleeding risk of existing antiplatelet drugs (1-6). However, catalytic inhibitors leave scaffolding functions untouched and require sustained exposure. Indeed, PI3KC2 was shown to act as a kinase-independent scaffold stabilizing the mitotic spindle by organizing the TACC3-clathrin complex, a function undetectable by catalytic inhibition alone (14). Targeted protein degraders PROTACs offer a different pharmacology (7-8): PROTACs act catalytically and eliminate the whole protein, being an-ideal tool to dissect the respective role of PI3KC2 and PI3KC2 and their redundancy. The imMKCL model (13), together with primary human and mouse MKs/platelets already used extensively in our team, offer a scalable, physiologically grounded framework for this work. 1. Design and synthesize PROTAC degraders selectively targeting PI3KC2 and PI3KC2.
2. Characterize degrader potency (DC50), maximal degradation (Dmax) and selectivity.
3. Apply the degraders across cellular models to determine the functional consequences of isoform-selective versus dual degradation on MK maturation and platelet production/activation.
4. Compare degrader- and inhibitor-induced phenotypes to identify scaffold-dependent functions of PI3KC2/.
PROTAC degraders will be designed by linking PI3KC2 and PI3KC2 binders to E3 ligase recruiters (CRBN, VHL and others) via variable linkers. Target engagement, degradation potency/kinetics and isoform selectivity will be characterized in cells expressing fluorescently tagged proteins and by global proteomics.
Validated degraders will then be applied to imMKCLs and to primary MKs/platelets from human and mouse samples. MK maturation (polyploidy, CD41/CD42/CD61 by spectral flow cytometry), demarcation membrane system and granule ultrastructure (3D and electron microscopy), and proplatelet formation (live videomicroscopy) will be assessed; treated platelets will be analyzed for phenotype and activation as well as their interaction with endothelial cells.