Thèse Rôle des Synapses Axo-Ciliaires dans les Troubles Neurodéveloppementaux H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier École doctorale : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé Laboratoire de recherche : IGF - Institut de Génomique Fonctionnelle Direction de la thèse : Séverine CHAUMONT-DUBEL ORCID 0000000168606891 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59 LLe récepteur 5-HT6 de la sérotonine (5-HT6R) joue un rôle clé dans le développement neuronal et la formation des réseaux neuronaux. Exprimé dans les neurones et les astrocytes, son inactivation chez la souris (Htr6-/-) entraîne des phénotypes neurodéveloppementaux associés aux troubles du spectre autistique (TSA), tels que des déficits d'interactions sociales et des comportements stéréotypés. Dans le cerveau adulte, le 5-HT6R se localise principalement dans le cil primaire (CP), une structure ubiquitaire impliquée dans le développement neuronal et altérée dans de nombreuses pathologies du système nerveux et dont la fonction précise à l'âge adulte reste mal comprise.
Nos travaux récents, menés en collaboration avec le laboratoire de D. Clapham (HHMI Janelia), ont montré que les cils primaires contenant des 5-HT6R établissent des synapses fonctionnelles avec des axones sérotoninergiques (synapses axo-ciliaires). L'activation de ces récepteurs ciliaires module la structure de la chromatine et l'expression des gènes via des mécanismes épigénétiques spécifiques. Notamment, la condensation de la chromatine est altérée chez les souris Htr6-/-, suggérant un rôle des 5-HT6R ciliaires dans la régulation génomique et un lien potentiel entre signalisation sérotoninergique, dynamique chromatinienne et phénotypes de type TSA.
Par ailleurs, les cils primaires sont des structures dynamiques. Leur taille et leur orientation varient par exemple au cours du cycle circadien. Cela suggère que les synapses axo-ciliaires pourraient elles-mêmes être labiles. Cependant, leur dynamique reste inexplorée en raison de l'absence d'outils adaptés pour leur visualisation in vivo.
Ce projet de thèse poursuit deux objectifs :
- Caractériser les mécanismes épigénétiques induits par l'activation des 5-HT6R ciliaires et leur impact sur la régulation génique. Il s'agira notamment de décrypter le « code histone » associé au 5-HT6R grâce à une approche innovante de spectrométrie de masse développée avec le Pôle Protéome de Montpellier, permettant une identification globale et non biaisée des modifications d'histones. Les profils épigénétiques seront comparés entre souris contrôles et Htr6-/- au niveau du striatum, une région exprimant fortement le 5-HT6R et impliquée dans les phénotypes observés. En parallèle, en collaboration avec l'équipe de F. Tronche (Sorbonne Université), la technique Share-SEQ sera utilisée pour analyser l'accessibilité de la chromatine et l'expression génique à l'échelle de la cellule unique dans le striatum de souris sauvages vs Htr6-/-. Nous identifierons ainsi les réseaux de gènes altérés par la délétion de Htr6 et les relierons aux anomalies comportementales mesurées chez ces souris.
- Visualiser la synapse axo-ciliaire de manière dynamique, in vitro et in vivo. Pour cela, nous adapterons à la synapse axo-ciliaire la technique Synapshot (Son et al., Nature Methods, 2024). Cette technique, développée pour l'étude des synapses classiques, permet d'obtenir un signal de fluorescence spécifique lorsqu'une protéine présynaptique et une protéine postsynaptique étiquetées interagissent. Le signal est dynamique et disparait dès que l'interaction cesse. Nous générerons des protéines chimériques pour caractériser les synapses axo-ciliaires, technique que nous avons baptisée Cilnapshot. Nous utiliserons le 5-HT6R-ddfP-B comme marqueur ciliaire, la NLG1-ddGFP-A comme marqueur présynaptique et NRX1B-ddRFP-A comme marqueur post-synaptique. Ces outils seront d'abord testés dans des organoïdes cérébraux, puis exprimés in vivo via des vecteurs viraux afin de cartographier ces synapses et suivre leur dynamique.
En combinant organoïdes cérébraux, spectrométrie de masse, imagerie avancée et transcriptomique, ce projet vise à mieux comprendre le rôle du 5-HT6R ciliaire dans la régulation épigénétique et les troubles neurodéveloppementaux, et pourrait redéfinir notre vision de la signalisation sérotoninergique dans ces processus.
Le récepteur 5-HT6 de la sérotonine (5-HT6R) est un acteur clé du développement neuronal. Il joue un rôle essentiel dans la formation des réseaux neuronaux. Exprimé dans les neurones et les astrocytes, son inactivation génique chez la souris (Htr6-/-) entraîne des phénotypes neurodéveloppementaux communément associés aux troubles du spectre autistique (TSA), notamment des déficits dans les interactions sociales, des stéréotypies et des troubles de l'apprentissage moteur. Dans le cerveau adulte, le 5-HT6R se localise principalement dans le cil primaire (CP). Le cil primaire est une petite structure que l'on trouve dans pratiquement toutes les cellules de mammifères. Il est impliqué dans le développement neuronal et sa structure et sa fonction sont altérées dans de nombreuses pathologies du système nerveux. Cependant, sa fonction précise dans le cerveau adulte reste une question ouverte, à laquelle ce projet de thèse cherche à répondre.
Les récentes découvertes de notre équipe, en collaboration avec le laboratoire de David Clapham à HHMI Janelia (USA), ont révélé que les cils primaires contenant des 5-HT6Rs forment des synapses fonctionnelles avec les axones sérotoninergiques voisins. L'activation de ces 5-HT6Rs ciliaires déclenche la voie de signalisation Gq-RhoA, qui influence finalement la structure de la chromatine et l'expression des gènes. Nous avons montré que cette activation favorise des modifications épigénétiques spécifiques, telles qu'une acétylation accrue de H4K5, tandis que la condensation de la chromatine est significativement altérée chez les souris Htr6-/-. Ces découvertes suggèrent que les 5-HT6R ciliaires jouent un rôle dans la régulation de l'expression des gènes à l'échelle génomique, ce qui pourrait permettre d'établir un lien entre la signalisation sérotoninergique, la dynamique de la chromatine et les phénotypes de type TSA
- Caractériser les mécanismes épigénétiques induits par l'activation des 5-HT6R ciliaires et leur impact sur la régulation génique
- Visualiser la synapse axo-ciliaire de manière dynamique, in vitro et in vivo ingénierie cellulaire (organoïdes de cerveau), spectrométrie de masse, imagerie, et transcriptomique sur cellule unique

Le candidat ou la candidate devra avoir une formation solide en neurosciences, et une bonne maitrise des processus de signalisation cellulaire, et de régulation de l'expression des gènes. Des connaissances sur les approches omiques, les organoïdes et la culture cellulaire seraient un plus.