Description

La plupart des fonctions biologiques suivent un rythme d’une période de 24 heures appelé rythme circadien. La perturbation de ces rythmes par exemple chez les personnes travaillant la nuit ou avec des horaires irréguliers est reconnue comme carcinogène (IARC monographs., 2019). Le rythme circadien est contrôlé dans chaque cellule individuelle par une boucle transcriptionnelle/traductionnelle appelée horloge moléculaire. Cette boucle implique entre autres un ‘bras positif’ (les facteurs de transcription BMAL et CLOCK) et un ‘bras négatif’ (les produits des gènes PER et CRY) qui inhibe l’activité du bras positif. Cette horloge moléculaire régule différents acteurs du cycle cellulaire et contrôle probablement le passage des différentes phases du cycle cellulaire, ce qui explique les effets délétères d’une perturbation du rythme circadien chez les travailleurs nocturnes ou les personnes travaillant en horaires décalés. Par ailleurs, chez des organismes adultes le cycle cellulaire et le rythme circadien sont synchronisés (Farshadi et al., 2020). Le découplage de ces deux cycles est observé dans des cellules cancéreuses (Prendergast et al., 2010). Nous cherchons à comprendre si une forme de synchronisation existe aussi dans l’embryon/ la larve de poisson zèbre et si l’horloge moléculaire intervient pour orchestrer le timing des divisions et la croissance embryonnaire comme le suggèrent différentes études (Villamizar et al., 2014 ; Dekens et al., 2003). Nous utiliserons différentes techniques pour perturber le rythme circadien et étudier la croissance et la morphogenèse des embryons et larves de poisson zèbre. En effet, lorsque des embryons sont maintenus dans le noir constant, ils présentent des anomalies dans le fonctionnement de l’horloge moléculaire dès 21 heures après fécondation. De tels embryons présentent un défaut de croissance qui démarre entre 5 et 8 jours après fécondation (Villamizar et al., 2014 ; nos résultats non publiés). Le candidat utilisera différentes approches pour réaliser une perte de fonction de l’horloge dès la fécondation et étudier l’effet de cette perte sur la croissance des embryons mutants. De manière intéressante, des études sur du tissu fixé montrent une possible synchronisation entre l’horloge circadienne et le cycle cellulaire à partir de quatre jours après fécondation (Dekens et al., 2003). Afin d’analyser cet aspect dans l’embryon vivant, nous développerons une approche innovante d’imagerie pour suivre le fonctionnement de l’horloge moléculaire à l’aide d’un rapporteur fluorescent L’utilisation combinée de ce système avec un système FUCCI (Farshadi et al. 2020) permettant de suivre les différentes phases du cycle cellulaire nous aidera à comprendre comment les deux types de cycles évoluent de manière synchronisée ou non.
Enfin, outre la croissance le contrôle circadien du cycle cellulaire pourrait contribuer à l’acquisition de destins particuliers dans le système nerveux. En effet, un certain nombre de structures telles que l’œil et la glande pinéale produisent des identités neuronales distinctes en fonction du temps. En contrôlant le timing de la sortie du cycle cellulaire, le système circadien pourrait participer au contrôle du choix des identités neuronales. Cet aspect sera analysé à l’aide d’embryons maintenus dans le noir constant ainsi que dans le modèle de perte de fonction pour l’horloge.
L’étudiant travaillera en étroite collaboration avec Eric Agius, chercheur spécialiste du cycle cellulaire impliqué dans ce projet au sein d’une jeune équipe de recherche axée sur le contrôle des fonctions biologiques par le rythme circadien.

Compétences requises

Nous recherchons un étudiant motivé ayant un fort intérêt pour le cycle cellulaire et le rythme circadien et de bonnes bases théoriques en biologie moléculaire et génétique.

Bibliographie

Dekens MP, Santoriello C, Vallone D, Grassi G, Whitmore D, Foulkes NS. (2003). Light regulates the cell cycle in zebrafish. Curr. Biol. doi: 10.1016/j.cub.2003.10.022.PMID: 14653994


Dekens MP, Santoriello C, Vallone D, Grassi G, Whitmore D, Foulkes NS. (2003). Light regulates the cell cycle in zebrafish. Curr. Biol. doi: 10.1016/j.cub.2003.10.022.PMID: 14653994
Farshadi E, van der Horst GTJ, Chaves I. (2020) Molecular Links between the Circadian Clock and the Cell Cycle. J Mol Biol.doi: 10.1016/j.jmb.2020.04.003.
IARC Monographs Vol 124 group (2019) Carcinogenicity of night shift work Lancet Oncol doi: 10.1016/S1470-2045(19)30455-3.
Pendergast JS, Yeom M, Reyes BA, Ohmiya Y, Yamazaki S (2010). Disconnected circadian and cell cycles in a tumor-driven cell line. Commun Integr Biol. doi: 10.4161/cib.3.6.12841.
Villamizar N, Vera LM, Foulkes NS, Sánchez-Vázquez FJ. (2014) Effect of lighting conditions on zebrafish growth and development.Zebrafish. doi: 10.1089/zeb.2013.0926

Mots clés

rythme circadien, cycle cellulaire, imagerie, spécification, croissance, morphogenèse