Thèse l'Impact du Stress Mécanique sur l'Architecture Nucléaire dans l'Épithélium Intestinal Mammifère 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 : Silvia KOCANOVA ORCID 0009000705424741
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59

L'épithélium intestinal est le tissu qui se renouvelle le plus rapidement dans l'organisme et se régénérant entièrement tous les 3-5 jours.
Ce renouvellement est vital, notamment en raison de l'exposition constante à des stress mécaniques, chimiques et biologiques. Les
cellules répondent à ces forces, qui sont transmises par la matrice extracellulaire, les cellules voisines et les structures internes (Weinberg
SH, 2017). Dans les épithéliums, les jonctions cellulaires et le cytosquelette transmettent les forces mécaniques jusqu'au noyau, chargé
de protéger le génome. Des études récentes montrent que le noyau agit comme un mécanosenseur, adaptant la chromatine (réduction de
H3K9me2/3) en réponse à l'étirement (10). Sa rigidité est modulée par les lamines : A/C la renforce, B1 la rend plus souple (8). Ces
lamines relient le cytosquelette à la chromatine via le complexe LINC, transmettant les signaux mécaniques au noyau.Dans le côlon, la
distension mécanique régulière due à la présence des fèces et aux contractions musculaires, met l'épithélium à rude épreuve. Notre
équipe a montré que cette distension favorise le recrutement des protéines jonctionnelles aux jonctions cellulaires, renforçant ainsi
l'intégrité de la barrière (Krishnakumar V. et al., en préparation).
Cependant, on sait peu de choses sur la façon dont le noyau, le plus grand organite cellulaire, détecte et réagit aux forces pour protéger le
génome et l'intégrité des tissus contre le stress mécanique in vivo dans le contexte de l'homéostasie des organes.
Ce projet doctoral étudiera l'impact de la distension mécanique sur la barrière épithéliale intestinale, en se concentrant sur les noyaux et la
chromatine des cellules épithéliales dans le côlon murin, en intégrant des approches in vivo, ex vivo (explant) et in vitro (organoïde) avec
l'imagerie optique et la biophysique avancées.
Le/La candidat.e examinera la forme du noyau, la tension et la composition de l'enveloppe nucléaire, l'organisation du complexe LINC,
ainsi que les modifications de la chromatine (marques d'histones), lors de la distension du côlon. Il/elle optimisera et combinera des
approches in vivo, ex vivo et in vitro, avec différents outils de manipulation de force (cathéters gonflables, outils de compression, étireurs
de cellules), permettant des études cinétiques.
Pour révéler les principes clés de la mécanosignalisation dans l'épithélium colique, le/la candidat.e utilisera des inhibiteurs des principales
protéines/moteurs du cytosquelette (par exemple, actine, microtubules, myosine II), ainsi qu'une approche de dégradation de l'ARN
médiée par CRISPR/Cas13 pour perturber les principaux adaptateurs de LINC (SUN1/2 et nesprines 1, 2, 3 et 4) in vitro. En utilisant les
outils optimisés, il/elle étudiera les conséquences d'un couplage nucléaire-cytosquelette perturbé, en particulier si cela conduit à une
rupture nucléaire et/ou à une réponse aux dommages de l'ADN, et à des défauts de la barrière épithéliale sur une échelle de temps plus
longue.
La distension colique augmente le recrutement des protéines de jonction pour protéger la barrière intestinale, mais le rôle de la
mécanodétection nucléaire n'est pas clair. Finalement, nous utiliserons le séquençage de l'ARN pour identifier les gènes impliqués dans
cette réponse, en nous concentrant sur les protéines de jonction et les facteurs liés au stress. Les principaux candidats seront validés par
CRISPR/Cas13 RNAi dans des organoïdes et testés dans des essais d'étirement pour les dommages nucléaires et les défauts de la barrière.

The intestinal epithelium is exposed to continuous intrinsic and extrinsic mechanical forces that challenge its integrity and barrier function
(1). The colonic epithelium is structured into crypts and plateaus. The plateau is directly exposed to the lumen context (food/faeces) and is
directly subjected to various extrinsic mechanical forces, such as stretch, shear and compression. Epithelial tissue cohesion and integrity is
maintained by the cell-cell junctions (2), which transmit forces into the cell and across the tissue, as well as initiate signalling cascades
(mechanotransduction). The epithelial cell-cell junctions, i.e., tight junctions (TJs), adherens junctions (AJs) and desmosomes (DJs),
correspond to protein complexes which are connected to the cytoskeleton. The TJs are critical for the trans-epithelial barrier and contribute
to the force transmission via links to actomyosin and microtubules. The AJs contribute to inter-cellular force transmission in the epithelium
(3), whereas the DJs provide mechanical stability to the epithelium via coupling to the intermediate filaments (4).
In the epithelial tissue, the physical forces are transferred via the cell-cell junctions and the associated cytoskeleton all the way to the
nucleus. The nucleus contains the genetic information that must be protected when the cell is under mechanical stress. The nucleus is
delimited by the nuclear envelope (NE), composed of inner nuclear membrane (INM), outer nuclear membrane (ONM) and nuclear pores,
which contribute to NE fluidity. The nuclear lamina, intermediate filament proteins located at the INM, represent the elastic component and
contribute to the mechanical stability of the nucleus. The nuclear lamina consists of lamin A (responsible for stiffness and viscosity of the
nucleus) and lamin B (responsible for elasticity), whose different expression levels determine the mechanoproperties of the nucleus (5-7)
Both lamin A/C and lamin B partially tether chromatin at the INM, contributing to the chromatin organization and regulating gene
expression. The nucleus is directly and mechanically connected to cytoskeleton via LINC complex (Linker of Nucleoskeleton and
Cytoskeleton complex). Nesprin (Nesprin1, 2, 3 & 4) and SUN proteins (SUN1 & SUN2), the major proteins of the LINC complex, transmit
mechanical information from the cell surface to the nucleus (8) Indeed, the SUN proteins bind laminas and span the INM and
intermembrane space of the NE, while the nesprin proteins, bind to SUN proteins in the ONM and interact with the cytoskeleton (9).Recent
work has highlighted the role of the nuclear lamina and its association with chromatin in the cell's response to mechanical stress, with an in
vitro study showing that the nucleus responds to mechanical stretch by chromatin remodelling via H3K9me2/3 (10).
However, it is poorly understood how mechanical stress is dissipated in the nucleus and how chromatin responds to and is protected
against mechanical stress, especially in the context of an organ in vivo.

Immunofluorescence, Confocal microscopy, Mouse models, Ex vivo (tissue and organoids) culture, RNA sequencing

Intérêt pour la recherche scientifique et motivation à étudier l'architecture nucléaire induite par la force et la mécanotransduction dans les
cellules épithéliales dans un contexte physiologiquement pertinent. Capacité à travailler en équipe, à analyser et présenter des données.
Expérience de travail avec des souris, de l'imagerie et de la culture tissulaire est souhaitée, mais non requise. Bonnes compétences en communication écrite et orale en anglais.