Thèse Mécanismes Moléculaires et Ciblage Thérapeutique d'Elovl1 dans les Troubles de Différenciation Épidermique Syndromiques Elovl1-Sedd H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : BSB - Biologie, Santé, Biotechnologies Laboratoire de recherche : INFINITY - Institut Toulousain des Maladies Infectieuses et Inflammatoires Direction de la thèse : Nathalie JONCA ORCID 0000000336020102 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-07-25T23:59:59 Les ichtyoses héréditaires appartiennent au groupe des troubles de différenciation épidermique (EDD, Epidermal Differentiation Disorders), un ensemble de maladies monogéniques rares liées à des mutations de gènes impliqués dans la fonction barrière épidermique. Elles se caractérisent par des squames et/ou un épaississement cutané souvent associés à une inflammation. Leur traitement est symptomatique et d'efficacité limitée. Les formes syndromiques (sEDDs) s'accompagnent de manifestations extra-cutanées. Parmi elles, les formes liées au gène ELOVL1 se caractérisent par une ichtyose modérée à sévère associée à des manifestations neuro-développementales. ELOVL1 code une enzyme impliquée dans l'élongation des acides gras à très longue chaîne, lipides essentiels à l'intégrité de la barrière épidermique et à la formation de la myéline. La majorité des patients présentent un variant hétérozygote récurrent de novo, c.494C>T (p.Ser165Phe), dont le mécanisme pathogène semble reposer sur un effet dominant négatif. Cependant, le rôle moléculaire précis d'ELOVL1 et le mécanisme d'action des variants pathogènes demeurent insuffisamment caractérisés.
Ce projet de thèse propose une approche intégrée, fondamentale et translationnelle, visant d'une part à mieux comprendre le fonctionnement cellulaire et moléculaire d'ELOVL1, et d'autre part à développer une stratégie thérapeutique innovante fondée sur des oligonucléotides antisens (ASO). Les travaux seront principalement conduits dans un contexte cutané à l'aide de modèles développés par l'équipe, tandis que les études neuronales seront réalisées en collaboration avec l'institut TONIC.
L'axe fondamental visera à caractériser la localisation subcellulaire d'ELOVL1, son insertion membranaire ainsi que sa capacité à former des homo- ou hétérodimères avec d'autres enzymes de la famille ELOVL. Les relations structure-fonction de la protéine seront étudiées à l'aide de modèles cellulaires exprimant la forme sauvage ou différentes formes mutées identifiées chez les patients. Le projet reposera notamment sur la génération de cellules HEK293 exprimant des protéines recombinantes, ainsi que sur des modèles d'épiderme humain reconstruit (EHR) dérivés de kératinocytes primaires de patients ou de lignées immortalisées modifiées par lentivirus. L'activité enzymatique d'ELOVL1 sera évaluée par analyses lipidomiques en spectrométrie de masse.
L'axe translationnel consistera à développer une stratégie d'inhibition allélique spécifique du variant récurrent d'ELOVL1 à l'aide d'ASO. Une série de candidats sera évaluée sur des fibroblastes de patients afin d'identifier les molécules capables de neutraliser sélectivement l'allèle muté, en préservant l'expression de l'allèle sain. L'efficacité et la spécificité des ASO seront mesurées par PCR digitale en gouttelettes (ddPCR). La restauration d'un phénotype normal sera ensuite validée sur une sélection d'ASO les plus performants, dans les différents modèles de fibroblastes et d'EHR exprimant ELOVL1 muté. Les ASO les plus prometteurs seront ensuite testés dans des progéniteurs neuronaux en collaboration avec nos partenaires académiques.
Ce projet permettra d'améliorer les connaissances fondamentales sur le rôle d'ELOVL1 dans les tissus cutanés et neuronaux, tout en posant les bases d'une approche thérapeutique innovante pour les patients atteints d'ELOVL1-sEDD.
Les ichtyoses héréditaires appartiennent au groupe des EDDs (Epidermal Differentiation Disorders), un ensemble de maladies monogéniques rares liées à des mutations de gènes impliqués dans la fonction barrière épidermique. Leur traitement est symptomatique et d'efficacité limitée. Elles se caractérisent par des squames et/ou un épaississement cutané souvent associés à une inflammation (Gutiérrez-Cerrajero et al., 2023 ; Hernandez-Martin et al., 2025). Les formes syndromiques (sEDDs) s'accompagnent de manifestations extra-cutanées, comme observé chez les patients porteurs de variants du gène ELOVL1, qui présentent une ichtyose modérée à sévère associée à des anomalies neurologiques et ophtalmologiques (Kutkowska-Kazmierczak et al., 2018; Mueller et al., 2019). ELOVL1 code une enzyme impliquée dans l'élongation des acides gras à très longue chaîne, essentiels à l'intégrité de la barrière épidermique et la formation de la gaine de myéline (Ohno et al., 2010). Des formes autosomiques dominantes (variants ELOVL1 hétérozygotes) et autosomique récessives (variants ELOVL1 homozygotes) de la maladie ont été décrites. Dans la forme dominante, la majorité des patients portent le variant récurrent de novo : c.494C>T (p.(Ser165Phe)). Leur phénotype clinique et biochimique est comparable à celui décrit chez les patients homozygotes pour d'autres variants ELOVL1, suggérant un mécanisme d'effet dominant négatif.
Sur le plan moléculaire et cellulaire, le rôle d'ELOVL1 n'est pas totalement élucidé (Siddiqui et al., 2023 ; Wong et al., 2025). La plupart des données sont issues de travaux réalisés sur d'autres membres de la famille ELOVL, notamment ELOVL4 (Okuda et al., 2010). Les régions d'ELOVL1 responsable de son insertion dans la membrane du réticulum endoplasmique, ou encore sa capacité à former des homodimères et/ou des hétérodimères avec d'autres membres ELOVL, restent à être caractérisées. Les patients ELOVL1-sEDD présentant des dysfonctionnements cutanés et neurologiques, il est particulièrement important de mieux comprendre le mécanisme d'action de cette enzyme dans les kératinocytes et fibroblastes cutanés, ainsi que dans les cellules neuronales.
L'objectif de la thèse s'articule selon deux axes, l'un fondamental, l'autre translationnel : (i) caractériser le fonctionnement d'ELOVL1 au niveau cellulaire et moléculaire, et (ii) développer une approche préclinique d'oligonucléotides antisens visant à neutraliser l'allèle hétérozygote récurrent pathogène. Ces deux approches seront abordées dans le contexte cutané, à l'aide d'outils et de modèles développés par l'équipe, tandis que les études dans un contexte neuronal seront développées en collaboration avec une autre équipe académique toulousaine. Les approches fondamentale et préclinique s'appuieront sur des outils, modèles et méthodologies développés et validés au sein de l'équipe au cours des dernières années.
Dans le cadre de l'axe fondamental, le projet visera à caractériser la localisation subcellulaire d'ELOVL1 ainsi que sa capacité à former des dimères, soit avec elle-même, soit avec d'autres enzymes de la famille ELOVL. L'activité enzymatique d'ELOVL1 sera évaluée par quantification en spectrométrie de masse des acides gras à très longue chaîne produits. Les relations structure-fonction ainsi que l'identification des domaines fonctionnels d'ELOVL1 seront étudiées à partir de différents modèles cellulaires exprimant soit la protéine sauvage, soit des variants mutés identifiés chez les patients. Le ou la doctorant·e sera chargé·e de développer ces modèles expérimentaux, incluant des cellules HEK293 transfectées exprimant une ou plusieurs enzymes ELOVL recombinantes (ELOVL1, ELOVL4, etc.), ainsi que des épidermes humains reconstruits (EHR) générés à partir de kératinocytes primaires provenant de sujets sains ou de patients porteurs de mutations d'ELOVL1. Des modèles complémentaires d'EHR seront également produits à partir de kératinocytes immortalisés N/TERT-2G transduits par vecteur lentiviral afin d'exprimer la forme sauvage ou différentes formes mutées d'ELOVL1.
Concernant l'approche préclinique, une série d'oligonucléotides antisens (ASO) sera dans un premier temps évaluée sur des cultures de fibroblastes dérivés d'un patient porteur du variant hétérozygote récurrent d'ELOVL1. L'efficacité et la spécificité des ASO pour l'inhibition sélective de l'allèle muté seront déterminées par PCR digitale en gouttelettes (ddPCR), afin d'identifier les candidats les plus performants. La restauration d'un phénotype normal sera ensuite testée pour une sélection des ASO les plus performants, dans différents modèles de fibroblastes et d'EHR exprimant ELOVL1 muté. La validation fonctionnelle des ASO dans des progéniteurs neuronaux sera conduite en collaboration avec nos partenaires de l'institut TONIC.
Ces deux approches reposeront sur la mise en oeuvre de diverses techniques de biologie moléculaire (amplification plasmidique, extraction d'ARN, PCR conventionnelle et RT-qPCR, ddPCR), d'immunofluorescence, de microscopie confocale, de biochimie des protéines (western blot, immunoprécipitation), d'analyses lipidiques par spectrométrie de masse, ainsi que de microscopie électronique. Certaines de ces analyses seront réalisées avec l'appui des plateformes technologiques toulousaines spécialisées en imagerie, lipidomique et microscopie électronique.

Des connaissances de bases en biologie cellulaire et en biochimie (différenciation cellulaire, organisation de la cellule, synthèse et métabolisme de protéines, lipides) sont nécessaires, ainsi que des notions de génétique constitutionnelle. Une première expérience en culture cellulaire sera appréciée. Un intérêt pour la biologie cutanée est requis.