Thèse Régulation de la Locomotion Tout au Long de la Vie par les Programmes Développementaux Rôle de la Dynamique des Microarns dans le Contrôle de l'Identité Neuronale et les Troubles du Mouvemen H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : ESPCI Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris (PSL) École doctorale : Sciences du Vivant Laboratoire de recherche : Plasticité du Cerveau Direction de la thèse : Sabi Abdul-Raouf ISSA ORCID 0000000164334577 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-09T23:59:59 La locomotion est une fonction fondamentale du système nerveux. Elle apparaît précocement au cours du développement et doit être maintenue tout au long de la vie malgré les profondes modifications des circuits neuronaux. Cependant, les mécanismes assurant ce maintien du développement à l'âge adulte restent encore mal compris. La fonction locomotrice dépend de la stabilité et de la plasticité de l'identité neuronale au sein des circuits moteurs, incluant la morphologie des neurites, les propriétés électrophysiologiques, le phénotype neurotransmetteur et les programmes d'expression génique. Les travaux antérieurs et récents, de l'équipe, chez la drosophile ont montré que le maintien de la locomotion nécessite l'action continue de facteurs de transcription (FT) développementaux, initialement impliqués dans la mise en place de l'identité neuronale au cours de l'embryogenèse. Toutefois, les mécanismes moléculaires par lesquels ces FT contrôlent l'identité neuronale et permettent la locomotion tout au long de la vie restent largement inconnus. Nous faisons l'hypothèse que les microARN (miARN) constituent une couche essentielle de régulation de ce processus. Les miARN sont des régulateurs post-transcriptionnels de l'expression génique et sont de plus en plus impliqués dans les maladies neurodéveloppementales et neurodégénératives. Des travaux préliminaires de l'équipe, combinant approches transcriptomiques, génétiques et comportementales, ont identifié trois miARN conservés, miR-184, miR-92a et miR-137, dont la dérégulation est associée à la maladie de Parkinson (MP). Ces miARN présentent une expression dynamique au cours du développement du système nerveux central, et leur inhibition neuronale induit des défauts locomoteurs à des stades embryonnaires et/ou adultes. Sur la base de ces observations, ce projet de thèse vise à comprendre les mécanismes reliant la dynamique de ces miARNs à la régulation de l'identité neuronale et au maintien de la fonction locomotrice. Pour atteindre cet objectif, nous combinerons des approches de génétique, d'analyses comportementales, d'imagerie in vivo, de biologie moléculaire et de bioinformatique afin de : (i) déterminer comment miR-184, miR-92a et miR-137 contribuent au maintien de la locomotion en régulant l'activité neuronale, la morphologie des neurites et l'identité des neurotransmetteurs ; (ii) identifier les réseaux moléculaires et les programmes transcriptionnels développementaux sous-jacents ; et (iii) déterminer comment leur dérégulation précoce contribue aux déficits moteurs dans un modèle drosophile de la MP. Ce projet permettra de mettre en évidence des mécanismes reliant les programmes génétiques du développement au maintien de la locomotion tout au long de la vie dans un système nerveux en constante évolution. Plus largement, il apportera des connaissances fondamentales sur la stabilité de l'identité neuronale et sur la manière dont sa perturbation contribue à l'apparition de troubles du mouvement, tels que ceux observés dans la MP. La locomotion est un comportement fondamental inné dont l'émergence débute au cours du développement embryonnaire et dont les performances doivent être maintenues tout au long de la vie1,2. Cette maintenance fonctionnelle est remarquable car le système nerveux subit des modifications structurelles, physiologiques et moléculaires continues. Lorsque les mécanismes assurant cette maintenance sont altérés, comme au cours du vieillissement ou de maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson (MP), des troubles moteurs apparaissent 3,4. Pourtant, les mécanismes qui assurent la continuité de la fonction locomotrice tout au long de la vie restent mal compris.
Le maintien de la locomotion dépend du fonctionnement continu de circuits neuronaux spécialisés. Cette fonction repose sur la stabilité et ou la plasticité de l'identité neuronale, définie par les propriétés électrophysiologiques, la morphologie des neurones et leurs profils d'expression génique5. Ces caractéristiques sont établies durant le développement embryonnaire par des programmes de régulation génétique spécifiques, et leur maintien à l'âge adulte nécessite également des mécanismes actifs. Des observations récentes rapportent que ces mécanismes impliquent une réutilisation de programmes génétiques développementaux5. Des travaux de l'équipe ont notamment démontré que plusieurs facteurs de transcription (FT) du développement neuronal restent actifs dans des neurones matures6,7. Cette persistence est nécessaire au maintien de l'activité neuronale et des comportements locomoteurs6,7. Cependant, à ce jour, la plupart des études se sont concentrées sur les gènes codant des protéines. En revanche, le rôle des ARN non codants demeure largement inexploré. Pourtant, les ARN non codants, notamment en microARN (miARN)8,9, représentent une grande partie du génomes transcrite. Cette lacune limite notre compréhension des réseaux moléculaires par lesquels les FT développementaux modulent les différentes composantes de l'identité neuronale afin d'assurer le maintien de la fonction locomotrice tout au long de la vie.
Les miARNs sont des régulateurs post-transcriptionnels capables de contrôler simultanément de nombreux gènes cibles9. Des travaux récents du laboratoire ont montré que dans des circuits moteurs certains miARNs tels que miR-iab4 ou miR-263 control l'expression des FT develvelopmentaux impliqués dans le contrôle de l'activité neuronale et du comportement locomoteur chez la drosophile10,11. Nos données préliminaires transcriptomiques récentes ont identifié dans les neurones une expression dynamique de l'embryon à l'âge adulte de plusieurs miARNs conservés, notamment miR-184, miR-92a et miR-137 (Figure 1). La dérégulation de ces miARNs est associée à la MP12,13, une pathologie neurodégénérative caractérisée par des troubles du mouvement, une dégénérescence neuronale progressive et l'accumulation d'-synucléine4. La régulation négative de ces miRNAs nous a permis de montrer que leur inhibition entraîne des défauts moteurs chez l'embryo et l'âge adulte avec des altérations de la morphologie synaptique.
Nous faisons l'hypothèse que miR-184, miR-92a et miR-137 constituent une composante du réseau moléculaire qui sous-tend l'action des FT développementaux dans les circuits locomoteurs. Ces miARNs réguleraient, au niveau post-transcriptionnel, l'activité électrophysiologique et l'organisation des neurites, contribuant ainsi au maintien de la locomotion tout au long de la vie. Ce projet de thèse vise à tester cette hypothèse à travers trois objectifs : (i) définir le rôle dynamique de miR-184, miR-92a et miR-137 dans le contrôle de la morphologie des neurites et de l'activité neuronale nécessaires à la locomotion ; (ii) identifier les mécanismes moléculaires et les réseaux de facteurs de transcription développementaux sous-tendant l'action de ces miARNs ; et (iii) déterminer comment la dérégulation précoce de miR-184 et miR-137 contribue aux déficits locomoteurs dans un modèle drosophile de la MP. Objectif 1 - Rôle dynamique de miR-184, miR-92a et miR-137 dans le contrôle de la morphologie des neurites et l'activité neuronale. L'expression de miR-184, miR-92a et miR-137 sera modulée dans différentes populations neuronales (pan-neuronales, dopaminergiques, gabaergiques, et glutamatergiques) à des stades distincts du développement (embryon, larve et adulte). Pour cela, nous utiliserons les outils génétiques disponibles dans l'équipe (lignées mutantes, sponges et surexpression), combinés à un contrôle spatio-temporel de l'expression grâce au système Tub-Gal80ts14. Les conséquences de ces manipulations seront d'abord évaluées par des analyses comportementales motrices. La morphologie axonale et dendritique sera ensuite caractérisée par microscopie STED à l'aide des marqueurs fluorescents SyteGFP et DenMark. Enfin, l'activité neuronale sera mesurée in vivo par imagerie calcique utilisant le biosenseur GCaMP6. De même, le phenotype des neurotransmetteurs (dopamine, Gaba et glutamate) sera analyser avec des anticoprs specifiques. Parallèlement, la distribution neuronale de ces miARNs sera validée par hybridation in situ fluorescente (FISH) couplée de l'immunomarquage.
Objectif 2 - Identification des réseaux moléculaires régulés par les miARNs. Des analyses bioinformatiques et préliminaires ont permis d'identifier plusieurs gènes cibles potentiels de miR-184, miR-92a et miR-137, incluant des FT développementaux et des gènes effecteurs associés à des catégories Gene Ontology (GO) liées à l'activité électrophysiologique neuronale et à l'organisation des axones, dendrites ou synapses. Afin de valider ces interactions, nous utiliserons des lignées mutantes ainsi que l'édition génomique CRISPR/Cas9 pour supprimer les sites de liaison de miR-184, miR-92a ou miR-137 dans la région 3UTR des cinq gènes cibles les plus représentatifs de ces catégories fonctionnelles. Les effets de ces manipulations sur l'expression des gènes cibles seront quantifiés par qPCR TaqMan et immunomarquage. Leurs conséquences fonctionnelles seront évaluées à l'aide de testes comportementaux, d'imagerie calcique et d'analyses morphologiques, et phenotypiques comme décrit dans l'objectif 1. Nous testerons ensuite l'hypothèse selon laquelle ces miARNs font partie de réseaux de régulation développementaux maintenus chez l'adulte. Pour cela, les sites de liaison de FT seront prédits dans les régions régulatrices des gènes effecteurs ciblés par ces miARNs à l'aide des outils JASPAR et MEME Suite. Les interactions entre FT-gènes effecteurs seront ensuite validées expérimentalement par des approches de ChIP-seq, de qPCR et par des analyses génétiques de gain et de perte de fonction. Parmi les gènes cibles potentiels de miR-184 identifiés par nos analyses préliminaires figurent les FTs Calmodulin-binding transcription activator (Camta) et Transcriptional repressor HLHm5, ainsi que les gènes effecteurs Rim, impliqué dans l'organisation de la zone active synaptique, et para, codant un canal sodique voltage-dépendant. Ces candidats prioritaires constitueront le point de départ des travaux de cet objectif.
Objectif 3 - Contribution des miARNs à la maladie de Parkinson. Nous utiliserons le modèle drosophile de la MP exprimant la protéine humaine -synucléine A30P15, déjà disponible dans l'équipe. Les niveaux d'expression de miR-184 et miR-137 seront quantifiés par qPCR TaqMan et par FISH à différents stades de la vie de la mouche. Ces analyses permettront de confirmer leur dérégulation au cours de la pathologie et d'identifier la fenêtre développementale au cours de laquelle cette dérégulation apparaît. À partir de cette fenêtre critique, nous déterminerons les conséquences de la dérégulation de ces miARNs sur les troubles locomoteurs et la dégénérescence neuronale progressive en utilisant les approches comportementales, morphologiques et fonctionnelles décrites dans l'objectif 1. Enfin, des expériences de sauvetage génétique réalisées au cours de cette période permettront de déterminer si la restauration de niveaux normaux de miR-184 et miR-137 peut prévenir ou corriger les déficits locomoteurs observés dans ce modèle de MP.

Profil :
Obtention d'un diplôme de Master 2 Recherche ou équivalent

Compétences recherchées :
-Solides connaissances en biologie cellulaire et moléculaire, en génétique et en neurosciences
-Rigueur scientifique et maîtrise des approches théoriques et pratiques
-Esprit créatif, capacité d'analyse et de synthèse
-Assiduité, sens de l'engagement et ponctualité