Thèse Reg3a Décryptage des Déterminants Structuraux de sa Pléiotropie Biologique et Ingénierie de Modules Fonctionnels Dérivés H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Santé et médicaments École doctorale : Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué Laboratoire de recherche : Physiopathogenèse et traitement des maladies du foie Direction de la thèse : Nicolas MONIAUX ORCID 0000000197181386 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-05T23:59:59 REG3A est une lectine de type C constituée d'un unique domaine de reconnaissance des hydrates de carbone (CRD). Sa structure est simple, sans organisation multidomaine ni régulation post-traductionnelle connue. Pourtant, elle présente une remarquable diversité fonctionnelle : régulation de la distance microbiote-épithélium, activité antimicrobienne, neutralisation du stress oxydant, modulation de l'inflammation et du métabolisme, effets antifibrotiques et antitumoraux selon le contexte.
Cette dissociation entre simplicité structurale et complexité fonctionnelle constitue le point de départ du projet. Comment une protéine monodomaine peut-elle déployer une telle pléiotropie ? Ces activités reposent-elles sur une surface multifonctionnelle unique ou sur des régions structurales distinctes ? Peut-on identifier des modules responsables de fonctions spécifiques et les miniaturiser sans perte d'efficacité ?
Nous posons que REG3A agit comme une plateforme structurale multifonctionnelle dont différentes surfaces tridimensionnelles, partiellement indépendantes du site lectinique, portent des fonctions distinctes. Elle pourrait interagir non seulement avec des glycoconjugués microbiens, mais aussi avec des partenaires protéiques de l'hôte, modulant inflammation, stress oxydant et remodelage tissulaire. La similarité structurale avec certaines lectines de venin suggère que son architecture CRD peut servir de plateforme d'interactions protéine-protéine. L'intégrine 21, impliquée dans l'activation des cellules stellaires et la fibrose hépatique, sera étudiée comme modèle d'interaction récepteur-dépendante, sans constituer l'unique cible.
Le programme sur 36 mois vise à : (1) identifier les déterminants structuraux des différentes activités de REG3A ; (2) déterminer si ces fonctions sont dissociables au niveau moléculaire ; (3) concevoir et valider des modules miniaturisés capables de reproduire certaines activités, avec validation dans un modèle murin de stéatohépatite.
La première année sera consacrée à une cartographie structure/fonction et à la génération de mutants ciblés, caractérisés in vitro pour leurs activités antimicrobienne, antioxydante et immunomodulatrice. La deuxième année portera sur l'identification des partenaires cellulaires et l'analyse des voies de signalisation associées. La troisième année visera la validation in vivo par expression hépatique des variants dans un modèle de stéatohépatite, avec analyse de l'inflammation, du stress oxydatif et de la fibrose. En parallèle, des fragments structuraux critiques seront testés sous forme de peptides ou mini-protéines.
Ce projet clarifiera comment une protéine monodomaine génère une telle complexité fonctionnelle et ouvrira des perspectives thérapeutiques et biotechnologiques dans les maladies métaboliques. Contexte scientifique et problématique
REG3A est une lectine de type C constituée d'un unique domaine de reconnaissance des hydrates de carbone (CRD). Sur le plan structural, cette protéine apparaît remarquablement simple : elle ne possède ni organisation multidomaine, ni région catalytique distincte, ni architecture modulaire évidente. Aucune modification post-traductionnelle modulant sa stabilité, sa localisation sub-cellulaire ou son activité n'a été décrite. Pourtant, les travaux accumulés ces dernières années démontrent qu'elle exerce une diversité fonctionnelle inattendue. REG3A intervient dans la régulation de la distance microbiote-épithélium, possède une activité antimicrobienne directe, neutralise le stress oxydant, module le métabolisme glucidique et les réponses inflammatoires et exerce, dans certains contextes, des effets antifibrotiques et antitumoraux.
Cette dissociation apparente entre simplicité structurale et complexité fonctionnelle constitue le point de départ du présent projet. Comment une protéine composée d'un seul domaine CRD peut-elle déployer des activités biologiques aussi diverses ? Cette pléiotropie repose-t-elle sur une multifonctionnalité intrinsèque d'une même surface structurale ou sur l'existence de régions distinctes spécialisées ? Enfin, est-il possible de déconstruire cette protéine afin d'identifier des modules élémentaires responsables de fonctions spécifiques et de les miniaturiser sans perte d'activité ?
Le projet vise à répondre à ces questions en combinant analyse structurale, mutagenèse ciblée, exploration fonctionnelle in vitro et validation in vivo dans un contexte de maladie métabolique hépatique.

Hypothèse centrale
Nous posons l'hypothèse que REG3A constitue une plateforme structurale multifonctionnelle dont différentes surfaces tridimensionnelles, partiellement indépendantes du site de reconnaissance glucidique, sont responsables de fonctions biologiques distinctes. Cette organisation pourrait permettre à une protéine monodomaine d'interagir non seulement avec des glycoconjugués microbiens, mais également avec des partenaires protéiques de l'hôte, modulant ainsi l'inflammation, le stress oxydant le métabolisme et le remodelage tissulaire.
La similarité structurale observée entre REG3A et certaines lectines de venin de serpent renforce cette hypothèse. Ces protéines, bien qu'appartenant à la même superfamille structurale, ont évolué vers des fonctions radicalement différentes, notamment l'interaction avec des récepteurs membranaires tels que certaines intégrines. Cette observation suggère que l'architecture CRD de REG3A peut servir de plateforme d'interaction protéine-protéine, au-delà de la simple reconnaissance des hydrates de carbone. Dans ce cadre, l'interaction potentielle avec l'intégrine 21, acteur majeur du remodelage matriciel et de la fibrose hépatique, sera explorée comme modèle d'interaction récepteur-dépendante, sans constituer l'unique centre du projet. Le programme s'articule autour de trois objectifs intégrés sur 36 mois :
1. Identifier les déterminants structuraux responsables des différentes activités biologiques de REG3A.
2. Déterminer si ces fonctions sont dissociables au niveau moléculaire et structural.
3. Concevoir et valider des modules miniaturisés capables de reproduire certaines activités biologiques spécifiques, avec validation dans un modèle murin de maladie métabolique hépatique.
Le projet combinera des approches de biologie structurale, biologie moléculaire, biochimie des protéines et physiopathologie expérimentale afin d'analyser les relations structure-fonction de la lectine REG3A.
Dans un premier temps, des analyses structurales in silico seront réalisées à partir des structures tridimensionnelles disponibles de REG3A. Des outils de modélisation moléculaire et de criblage des bases de données structurales permettront d'identifier les surfaces fonctionnelles potentielles et d'explorer les similarités structurales avec d'autres lectines de type C, notamment celles dérivées de venins de serpent.
Ces analyses guideront une stratégie de mutagenèse dirigée visant à générer différentes variantes structurales de REG3A. Les constructions correspondantes seront produites par clonage moléculaire, puis exprimées dans des systèmes cellulaires adaptés afin de permettre la production et la purification de protéines recombinantes.
Les propriétés fonctionnelles des variants seront évaluées par différentes approches biochimiques et cellulaires, incluant l'étude de l'activité antimicrobienne, des propriétés antioxydantes et de la modulation de voies de signalisation inflammatoires. Des essais d'interactions protéine-protéine et des approches d'adhésion cellulaire permettront également d'explorer les interactions potentielles avec des récepteurs membranaires, notamment certaines intégrines impliquées dans le remodelage tissulaire.
Le projet intégrera également des approches de biologie cellulaire et d'immunologie, utilisant notamment des cellules hépatiques primaires ou des lignées cellulaires pertinentes pour l'étude des interactions entre hépatocytes, macrophages et cellules stellaires.
Enfin, la validation physiopathologique sera réalisée in vivo dans des modèles murins de maladie métabolique hépatique. L'expression hépatique de REG3A et de ses mutants sera obtenue par injection hydrodynamique de plasmides dans la veine caudale, permettant une expression transitoire mais robuste dans le foie. Les effets des différentes constructions seront analysés par des approches d'histologie, de biologie moléculaire et d'analyse de l'inflammation et de la fibrose hépatique.
L'ensemble de ces méthodes permettra d'établir un lien direct entre structure moléculaire, mécanismes d'action cellulaires et effets physiopathologiques de REG3A.

Le projet s'adresse à un(e) candidat(e) titulaire d'un master (ou équivalent) en biologie moléculaire, biochimie, biologie cellulaire ou sciences biomédicales. Une formation solide en biologie moléculaire et cellulaire est attendue, ainsi qu'un intérêt marqué pour les approches interdisciplinaires à l'interface entre biologie structurale, immunologie et physiopathologie des maladies métaboliques.
Une expérience pratique dans certaines techniques expérimentales telles que le clonage moléculaire, l'expression et l'analyse de protéines recombinantes, la culture cellulaire ou les analyses biochimiques constituera un atout. Des connaissances de base en biologie structurale ou en bioinformatique structurale seraient également appréciées, bien qu'elles ne soient pas indispensables.
Le ou la candidat(e) devra faire preuve de curiosité scientifique, de rigueur expérimentale, d'autonomie et d'une forte capacité d'analyse. Une aptitude au travail en équipe dans un environnement de recherche multidisciplinaire est également essentielle.
Une bonne maîtrise de l'anglais scientifique, à l'écrit comme à l'oral, sera nécessaire pour la lecture de la littérature, la communication des résultats et la rédaction d'articles scientifiques.