Thèse la Surveillance Nucléaire de l'Arn Préserve la Stabilité du Génome en Empêchant la Formation de R-Loops Induits par les Prompts. H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier École doctorale : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé Laboratoire de recherche : IGH - Institut de Génétique Humaine Direction de la thèse : Rosemary KIERNAN ORCID 0000000166450686 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59 L'instabilité génomique constitue une caractéristique majeure des cancers. Si les défauts des voies de réparation de l'ADN ont été largement étudiés, les processus liés à la transcription apparaissent désormais comme des déterminants essentiels de l'intégrité du génome. En particulier, les hybrides ARN:ADN (R-loops) sont reconnus comme des sources importantes de stress réplicatif, de cassures double brin (DSBs) et de réarrangements chromosomiques. Une transcription dérégulée d'ARN non codants, tels que les transcrits en amont des promoteurs (PROMPTs) et les ARN d'enhancers (eRNAs), peut favoriser directement la formation de R-loops et contribuer à l'instabilité génomique. Des approches de cartographie à l'échelle du génome ont montré que ces régions constituent des sites majeurs d'accumulation d'hybrides, souvent associés à des éléments régulateurs hautement actifs, comme les super-enhancers, suggérant que la transcription pervasive elle-même peut être une source de fragilité génomique.
Dans des conditions physiologiques, les PROMPTs et les eRNAs sont rapidement dégradés par l'exosome nucléaire de l'ARN. L'hélicase ARN MTR4 est un cofacteur clé de ce complexe, impliqué dans la reconnaissance et l'adressage des ARN vers la dégradation. Au-delà de ce rôle canonique, MTR4 a été impliquée dans la fidélité transcriptionnelle, l'intégrité de la chromatine et la stabilité du génome, et sa dérégulation a été observée dans plusieurs cancers. Toutefois, le rôle direct de la surveillance des ARN dans la limitation de l'accumulation de R-loops au niveau des éléments régulateurs reste mal compris.
Nos travaux récents mettent en évidence un rôle inattendu de MTR4 et de ses cofacteurs dans la préservation de l'architecture du génome. Nous montrons que ces facteurs sont recrutés au niveau des enhancers, des promoteurs et des points d'ancrage des boucles chromatiniennes via les eRNAs et les PROMPTs. La déplétion de MTR4 entraîne leur accumulation et modifie l'organisation tridimensionnelle de la chromatine, avec notamment une augmentation des contacts enhancer-promoteur. Ces observations suggèrent que la surveillance nucléaire des ARN joue un rôle clé dans le maintien de l'intégrité de la chromatine régulatrice.
Des données préliminaires renforcent cette hypothèse : la déplétion de MTR4 induit une forte réponse aux dommages à l'ADN, marquée par l'accumulation de H2AX, et des expériences de capture de R-loops révèlent un enrichissement en hybrides ARN:ADN dérivés de PROMPTs. Ces résultats suggèrent que la dégradation efficace des PROMPTs empêche leur accumulation pathologique et limite ainsi la formation de R-loops, le stress réplicatif et les dommages à l'ADN.
Ce projet de thèse vise à établir un lien mécanistique entre la surveillance des ARN dépendante de MTR4, l'accumulation d'ARN non codants, la formation de R-loops et l'instabilité génomique au niveau des éléments régulateurs. À l'aide de systèmes de dégradation inductible, d'approches de séquençage à l'échelle du génome et d'imagerie à haute résolution, le projet analysera l'impact de la perte de MTR4 sur les niveaux de PROMPTs, la distribution des R-loops, l'organisation de la chromatine et la signalisation des dommages à l'ADN. En parallèle, des analyses génomiques permettront de déterminer si un défaut de surveillance des ARN conduit à une augmentation du fardeau mutationnel, en particulier au niveau des régions promotrices et des éléments régulateurs fortement transcrits.
En intégrant des analyses transcriptionnelles, structurales et mutationnelles, ce travail permettra de mieux comprendre comment les mécanismes de surveillance des ARN contribuent au maintien de l'intégrité du génome. À terme, ce projet apportera un éclairage nouveau sur les liens entre dérégulation du métabolisme des ARN et instabilité génomique associée à la tumorigenèse. L'instabilité génomique est une caractéristique centrale des cancers et résulte non seulement de défauts dans les voies de réparation de l'ADN, mais aussi de processus liés à la transcription. Les hybrides ARN:ADN (R-loops), formés notamment au niveau des promoteurs et des enhancers fortement transcrits, sont des sources majeures de stress réplicatif, de cassures double brin et de réarrangements chromosomiques. Les ARN non codants, tels que les PROMPTs et eRNAs, favorisent la formation de ces R-loops, mais sont normalement éliminés par l'exosome nucléaire et l'hélicase MTR4 pour protéger la stabilité du génome. La dérégulation de ce système de surveillance peut perturber l'organisation tridimensionnelle de la chromatine et accroître la vulnérabilité des éléments régulateurs, contribuant ainsi à l'instabilité génomique et à la tumorigenèse. Comprendre ces mécanismes est essentiel pour éclairer le lien entre transcription, architecture chromatinienne et intégrité génomique. - Comprendre le rôle de MTR4 et de l'exosome nucléaire dans la dégradation des ARN non codants (PROMPTs et eRNAs) au niveau des promoteurs et enhancers.
- Déterminer comment la surveillance des ARN prévient la formation de R-loops, le stress réplicatif et les dommages à l'ADN.
- Évaluer l'impact de la perte de MTR4 sur l'organisation tridimensionnelle de la chromatine et sur l'accumulation de mutations dans les régions régulatrices.
- Définir les mécanismes par lesquels la dérégulation de la surveillance des ARN peut contribuer à l'instabilité génomique et à la tumorigenèse. Le projet combinera des approches moléculaires, génomiques et d'imagerie pour étudier le rôle de MTR4 et de la surveillance nucléaire des ARN dans la stabilité du génome. La déplétion aiguë de MTR4 sera réalisée à l'aide de lignées cellulaires CRISPR-Cas9 exprimant MTR4 fusionnée à FKBP12(F36V) avec dégradation induite par le système dTAG. Les niveaux de PROMPTs et eRNAs seront quantifiés par RNA-seq, tandis que les R-loops seront cartographiés à l'échelle du génome par R-ChIP-seq (ARNase H1 inactif) et DRIP-seq (anticorps S9.6). La relation spatiale entre PROMPTs et R-loops sera analysée par RNA-FISH combinée à l'immunofluorescence d'ARNase H1. L'organisation tridimensionnelle de la chromatine sera étudiée par des approches de conformation chromatinienne haute résolution. Enfin, la réponse aux dommages à l'ADN sera évaluée par H2AX, 53BP1, pATM et pCHK1, et l'impact sur le mutational burden sera analysé par séquençage du génome entier, complété par des expériences de restauration avec MTR4 ou RNase H1 nucléaire pour établir la causalité.

Le doctorant recherché devra avoir un solide bagage en biologie moléculaire et cellulaire, avec des connaissances en transcription, régulation des ARN non codants et stabilité du génome. Des compétences en culture cellulaire, manipulation de lignées humaines et techniques de séquençage ou d'analyse génomique seront un plus. La maîtrise d'outils de bioinformatique de base et d'analyse de données génomiques est souhaitable. Le candidat doit également faire preuve d'autonomie, de rigueur expérimentale, d'esprit critique et d'aptitude au travail en équipe et en collaboration internationale.