Thèse Modélisation Multi-Échelle d'Assemblages Biomoléculaires Encodant une Mémoire Cellulaire H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier École doctorale : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé Laboratoire de recherche : CBS - Centre de Biologie Structurale Direction de la thèse : Alessandro BARDUCCI ORCID 0000000219118039 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-11T23:59:59 Les condensats biomoléculaires sont des compartiments cellulaires dynamiques, dépourvus de membrane, qui permettent d'organiser dans l'espace les fonctions biochimiques de la cellule et constituent aujourd'hui un thème majeur de la biologie cellulaire. Si leur assemblage est souvent décrit dans le cadre de la séparation de phase liquide-liquide (LLPS), ces objets peuvent en réalité présenter une grande diversité de propriétés matérielles et évoluer au cours du temps par des processus de maturation et de vieillissement. Dans de nombreux systèmes, les transitions vers des états moins dynamiques ou de type amyloïde sont associées à une perte de fonction, au vieillissement ou à des pathologies. À l'inverse, certains assemblages protéiques semblent exploiter cette persistance de manière fonctionnelle, par exemple pour encoder une mémoire cellulaire.
Un exemple particulièrement frappant est fourni par la protéine liant l'ARN Whi3 chez la levure bourgeonnante. Lors de la réponse aux phéromones, Whi3 forme des super-assemblages associés à l'échappement à l'arrêt du cycle cellulaire et à une mémoire de longue durée retenue dans la cellule mère. Ces assemblages, appelés mnemons, sont hérités de manière asymétrique et liés à une association aux membranes, faisant de ce système un modèle unique pour comprendre comment des assemblages biomoléculaires persistants peuvent remplir une fonction physiologique plutôt que refléter un dysfonctionnement.
Ce projet de thèse vise à développer un cadre théorique et computationnel multi-échelle pour comprendre comment de tels assemblages encodant une mémoire se forment, mûrissent et persistent. S'appuyant sur l'expertise de l'équipe en simulations moléculaires multi-échelles, le projet combinera des approches moléculaires et coarse-grained avec des modèles mésoscopiques de type réaction-diffusion, afin de relier les déterminants moléculaires de l'assemblage et de la maturation à la persistance, au confinement spatial et à l'héritage à l'échelle cellulaire. À l'échelle moléculaire, le projet étudiera les déterminants de l'assemblage de Whi3, en particulier les rôles respectifs des caractéristiques de séquence, des interactions avec l'ARN et des changements conformationnels dans l'émergence de super-assemblages persistants. Une attention particulière sera portée à l'articulation entre condensation et formation d'états plus stables, de type feuillets ou amyloïde, encore difficiles à décrire dans les modèles coarse-grained actuels. À plus grande échelle, le projet analysera comment l'assemblage et la maturation sont couplés à l'organisation spatiale, à l'association aux membranes et à l'héritage asymétrique, afin de comprendre comment ces assemblages persistants sont retenus dans la cellule mère et peuvent ainsi encoder une mémoire durable.
Un atout majeur du projet réside dans la collaboration avec Fabrice Caudron (IGMM, Montpellier), spécialiste reconnu du système mnemon de Whi3, dont l'équipe développe des approches expérimentales complémentaires in vivo et in vitro. Cette interaction étroite entre modélisation et expériences fournira un cadre solide pour formuler et tester des hypothèses mécanistiques sur l'émergence et la régulation d'assemblages persistants fonctionnels.
Le projet s'appuiera sur l'expertise de l'équipe en modélisation biophysique multi-échelle au CBS de Montpellier, combinant simulations moléculaires, approches coarse-grained et descriptions mésoscopiques de l'organisation intracellulaire. À l'interface de la physique statistique, de la matière molle et de la biologie quantitative, il visera à relier les déterminants moléculaires de l'assemblage et de la maturation de condensats persistants à leurs conséquences à l'échelle cellulaire, notamment en termes de confinement spatial, d'héritage asymétrique et de mémoire cellulaire. Le projet bénéficiera également d'une interaction étroite avec l'équipe de Fabrice Caudron à l'IGMM, spécialiste du système Whi3, offrant un cadre particulièrement favorable pour articuler modélisation théorique et questions biologiques.

The project will build on the team's expertise in multiscale biophysical modelling at CBS Montpellier, combining molecular simulations, coarse-grained approaches, and mesoscopic descriptions of intracellular organization. At the interface of statistical physics, soft matter, and quantitative biology, it will aim to connect the molecular determinants of assembly and maturation of persistent condensates to their consequences at the cellular scale, notably in terms of spatial confinement, asymmetric inheritance, and cellular memory. The project will also benefit from close interaction with Fabrice Caudron's group at IGMM, a leading expert on the Whi3 system, providing a particularly strong framework to connect theoretical modelling with biologically grounded questions.

Nous recherchons un(e) étudiant(e) très motivé(e) souhaitant aborder des questions biologiques à travers des approches quantitatives et théoriques. Une formation en physique, physico-chimie, biophysique computationnelle, mathématiques appliquées ou dans une discipline connexe est attendue, ainsi que de solides compétences en programmation. Une expérience en simulation moléculaire, physique statistique ou modélisation coarse-grained sera appréciée, mais une expertise préalable en biologie des condensats n'est pas requise. Le ou la candidat(e) devra faire preuve de curiosité pour les bases moléculaires de l'organisation cellulaire et être motivé(e) à travailler à l'interface entre modélisation et expériences.