Thèse Décrypter la Signalisation des Phosphoinositides dans le Dialogue Lysosome-Mitochondrie pour la Croissance et le Maintien Musculaires H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : BSB - Biologie, Santé, Biotechnologies Laboratoire de recherche : I2MC - Institut des Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires Direction de la thèse : Karim HNIA ORCID 0000000152983000 Début de la thèse : 2027-09-01 Date limite de candidature : 2026-11-23T23:59:59 Ce projet lèvera deux verrous majeurs. D'abord, la composition et la dynamique lysosomales des PIPs dans le muscle squelettique restent mal définies, faute d'outils d'analyse résolus par compartiment. Ensuite, le rôle du lysosome comme plateforme reliant PI3P/MTM1 au métabolisme des AG, et son impact sur la communication lysosome-mitochondrie, demeure inexploré. Nos données préliminaires montrent que : 1) la perte de MTM1 s'accompagne d'une accumulation de ses substrats au lysosome ; 2) FASN, l'enzyme de synthèse des AG, s'accumule au lysosome dans des modèles de XLMTM et altère la membrane lysosomale ; 3) dans les cellules déficientes en MTM1, la mitophagie est défectueuse, avec accumulation de mitochondries anormalement positives aux AG suggérant que le dérèglement de l'axe PI3P-FASN perturbe directement l'homéostasie mitochondriale.
Hypothèse. La membrane lysosomale agirait comme une plateforme intégratrice où la signalisation PI3P dépendante de MTM1 contrôle localement l'activité de FASN et la production d'AG, régulant la dynamique lysosomale mais aussi, via un dialogue inter-organites, le renouvellement et la qualité du pool mitochondrial nécessaires à la maturation musculaire.
Objectifs : (1) définir le couplage fonctionnel entre le turnover du PI3P dépendant de MTM1 et l'activité locale de FASN au lysosome pendant la myogenèse ; (2) déterminer comment cet axe module la signalisation rétrograde mitochondrie-cytosol (réponse intégrée au stress, import protéique) et la mitophagie ; (3) évaluer si le ciblage thérapeutique de cet axe restaure l'homéostasie mitochondriale et la maturation musculaire dans des modèles XLCNM.
Résultats attendus :
- Cartographie inédite du turnover du PI3P lysosomal couplé à l'activité de FASN pendant la maturation myogénique.
- Démonstration que la dérégulation de l'axe MTM1-PI3P-FASN altère l'import mitochondrial et la mitophagie programmée nécessaires à la différenciation musculaire.
- Identification de biomarqueurs et noeuds thérapeutiques au sein de ce dialogue lysosome-mitochondrie.
Position par rapport à l'état de l'art et valeur ajoutée: Si le rôle de MTM1/PI3P dans la biologie lysosomale musculaire commence à être caractérisé, son intersection avec le métabolisme des AG via FASN, et surtout ses répercussions mitochondriales, restent inexplorées. Ce projet associe l'expertise du laboratoire hôte à Toulouse (biologie lysosomale musculaire, modèles XLMTM, outils lysosomaux) à celle de la partie Marocaine (stress mitochondrial, import protéique, mitophagie ; rapporteurs mtKeima, split-GFP). Cette complémentarité positionne le projet doctoral pour décrypter, pour la première fois, comment un défaut de signalisation phosphoinositide-FASN au lysosome se propage à la mitochondrie et compromet le renouvellement de son pool fonctionnel mécanisme potentiellement central dans la XLMTM, transposable à d'autres myopathies liées à un dysfonctionnement lysosome-mitochondrie. The lysosome is a central regulator of skeletal muscle physiology, coordinating degradation, biosynthesis, ion homeostasis, and metabolite supply, through membrane remodelling dependent on fatty acids (FAs) and phosphoinositides (PIPs). Myotubularin MTM1, a PI3P phosphatase, is mutated in XLMTM, a severe disease affecting ~1 in 50,000 male births, with ~50% mortality before 18 months of age and no curative treatment. While the role of MTM1/PI3P in muscle lysosomal biology is beginning to be characterized, its intersection with FA metabolism via FASN, and above all its consequences on mitochondrial function, remains unexplored. Preliminary data from the host laboratory show that MTM1 loss is accompanied by FASN accumulation at the lysosome, impaired lysosomal membrane integrity, and defective mitophagy with accumulation of abnormally FA-positive mitochondria, suggesting that dysregulation of the PI3P-FASN axis disrupts lysosome-mitochondria communication. 1. Define the functional coupling between MTM1-dependent PI3P turnover and local FASN activity at the lysosome during myogenesis.
2. Determine how this lysosomal PI3P-FASN axis modulates mitochondria-to-cytosol retrograde signalling (integrated stress response, mitochondrial protein import) and mitophagy.
3. Assess, through therapeutic targeting of this axis (lysosomal repair compounds, FASN inhibitors, pharmacological boosters of mitochondrial activity), whether lysosomal function and mitochondrial homeostasis - and thereby muscle maturation, can be restored in XLCNM (MTM1-deficient) models. The project will rely on an integrative cell biology approach combining:
- Cellular and in vivo models: MTM1-KO/deficient muscle cell lines (C2C12, iPSC-derived myotubes), Mtm1-KO mouse models.
- Targeted imaging and reporters: lysosomal PI3P detection probes, mitochondrial reporter systems (mtKeima for mitophagy, split-GFP for mitochondrial protein import), confocal/high-resolution microscopy.
- Biochemistry and lipidomics: FASN activity assays, compartment-resolved protein and lipid profiling (omics) (lysosome vs. mitochondria) in collaboration with the proteomics/metabolomics/lipidomics platform.
- Functional approaches: pharmacological and genetic modulation (CRISPR, siRNA) of MTM1, FASN, and mitophagy effectors.
- Exploratory therapeutic approach: pharmacological targeting of the PI3P-FASN axis and of lysosomal and mitochondrial integrity, with assessment of phenotypic rescue (lysosomal and mitochondrial function, and muscle differentiation).
This methodology will draw on the complementarity between the host laboratory in Toulouse (muscle lysosomal biology, XLMTM models) and the Moroccan partner laboratory (mitochondrial stress signalling, protein import, mitophagy).

Biologie cellulaire et moléculaire +++
Biologie de muscle ++
Métabolisme des lipides +
Microscopie +

Application link: https://edd-projets.utoulouse.fr/

• Macromolécule biologique