Thèse Décageage dans des Compartiments Subcellulaires Spécifiques de Ligands de G4 Conjugués à des Peptides 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 : Chimie et Modélisation pour la Biologie du Cancer Direction de la thèse : Daniela VERGA ORCID 0000000275556033 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-04-20T23:59:59 Les séquences d'acides nucléiques contenant des séries répétitives de guanines ont une forte propension à s'assembler en structures G-quadruplex (G4), qui sont constituées de G-quartets empilés stabilisés par des cations monovalents. Ces structures non canoniques sont susceptibles de se former dans des régions riches en guanines dans l'ensemble du génome et du transcriptome, suggérant des rôles fonctionnels dans des processus biologiques clés. Par conséquent, ils sont devenus des objets d'études intensives. L'identification de séquences permettant la formation potentielle de structures G4, l'analyse de leur localisation dans le génome et le transcriptome et de leur formation dans les cellules sont des approches indispensables afin d'explorer plus avant les fonctions des G4 et leur importance en biologie et en médecine. En particulier, il est essentiel de développer les approches basées sur l'utilisation des ligands de G4 capables de cibler les ADN et les ARN G4 impliqués dans la régulation des gènes liés au développement du cancer. Cependant, la majorité des ligands de G4 ont tendance à se répartir dans différents compartiments subcellulaires et à produire des effets à différents niveaux de la régulation cellulaire. L'objectif de ce projet est de synthétiser des ligands de G4 conjugués à des peptides afin d'étudier leur accumulation dans des compartiments subcellulaires spécifiques, comment le noyau et le cytoplasme, pour contrôler l'origine de la réponse cellulaire. Cependant la présence du peptide peut affecter l'affinité et la sélectivité des ligands de G4, par conséquent des composés spécifiques « cagés » seront conçus : une fois que le ligand s'accumule dans le compartiment cellulaire souhaité, un stimulus (lumière ou agent réducteur) sera appliqué pour libérer le peptide. Pour suivre la distribution des ligands G4 dans les cellules avec le microscope confocal, nous utiliserons des « cages » basée sur une coumarine.
Cet objectif sera atteint par i) La conception et la synthèse des ligands de G4 conjugués à des peptides, ii) La synthèse des « cages » basée sur une coumarine ; iii) L'étude de l'interaction des nouveaux ligands de G4 aux structures G4 prototypes par des techniques biophysiques in vitro (essai G4-FID, FRET-melting) ; iv) L'étude de l'efficacité et de la cinétique de la réaction de décageage (HPLC/LC-MS) ; v) L'acquisition d'images au microscope confocal pour suivre la distribution des ligands dans les cellules ; et vi) L'étude de l'effet produit par les ligands sur les gènes associés au cancer contenant des structures G4 au niveau de la transcription (RT-qPCR) et de la traduction (Western blot). Ces expériences permettront d'amplifier les effets G4 dans des compartiments subcellulaires spécifiques et d'étudier la spécificité des composés et des réponses cellulaires associées. L'ADN contenant des répétitions de 3 ou 4 guanines successives peut former spontanément des structures supramoléculaires nommées G-quadruplex (G4s)1 qui sont stabilisées par des cations monovalents (K+).2 Le fait que ces structures non-canoniques soient susceptibles de se former dans toutes les régions riches en guanines suggère qu'elles jouent un rôle important dans les processus biologiques clés3 ; c'est la raison pour laquelle elles font l'objet d'importantes études. Cependant la nature dynamique de ces structures secondaires rend leur identification extrêmement difficile. C'est la raison pour laquelle leur identification représente un véritable défi pour déterminer leur rôle exact et par conséquent leur importance biologique. Ainsi, les G4 sont devenus l'objet d'études intensives dans le but de définir leur potentiel en tant qu'éléments régulateurs de processus biologiques et / ou cibles thérapeutiques. Les G4s peuvent être stabilisés par de petites molécules4 et, par conséquent, sont considérés comme des cibles pharmacologiques pour contrôler l'expression des gènes au niveau de l'ADN ou de l'ARN.5 Cependant, la majorité des ligands de G4 ont tendance à se répartir dans différents compartiments subcellulaires et à produire des effets à différents niveaux de la régulation cellulaire. L'objectif du projet est de synthétiser des ligands de G4 conjugués à des peptides et fonctionnalisés avec un groupe « cage » fluorescent pour induire leur accumulation dans des compartiments subcellulaires spécifiques et suivre leur distribution par microscope confocale. Dans ce but, nous proposons : i) de synthétiser des ligands G4 conjugués à des peptides fonctionnalisés avec une « cage » basée sur une coumarine ; ii) de valider leur interaction avec les structures G4 prototypes par des techniques biophysiques in vitro (essai G4-FID, FRET-melting) ; iii) d'étudier l'efficacité et la cinétique de la réaction de décageage par HPLC et spectrométrie de masse; v) d'utiliser le microscope confocal pour suivre la distribution des ligands dans les cellules ; et vi) d'étudier les effets produits par les ligands sur des gènes associés au cancer contenant des structures G4 au niveau de la transcription (RT-qPCR) et de la traduction (Western blot). Le projet requiert la synthèse de nouveaux dérivés des ligands de G4 conjugués à des peptides, comme par exemple, des composés basés sur la série bisquinolinium. Les études de leurs propriétés biophysiques permettant d'évaluer leurs capacités à se lier à l'ADN et à l'RNA G4. Les études de la cinétique et de l'efficacité de la réaction de décageage après l'application d'un stimulus (lumière ou agent réducteur). La microscopie confocal aidera à suivre la distribution des ligands dans les compartiments subcellulaires. Des expériences de RT-qPCR et Western blots seront mises en oeuvre pour identifier les cibles des ligands G4 synthétisés.

Le (la) candidat(e) doit avoir une connaissance solide en chimie organique et une expérience en synthèse organique. Il (Elle) doit être motivé(e) pour s'impliquer pleinement dans un sujet multidisciplinaire mêlant la synthèse organique, les études biophysiques (spectroscopie optique), la microscopie et la biochimiques. Il (elle) devra posséder un diplôme de M2 recherche en chimie pharmaceutique, chimie organique ou un diplôme équivalent avec des connaissances en biochimie et chimie médicinale.