Description

La maladie de Parkinson se caractérise par une dégénérescence progressive des neurones et l’accumulation d’agrégats d’α-synucléine (α-syn). Des données croissantes soutiennent un mécanisme de type prion par lequel la pathologie α-syn se propage entre régions cérébrales connectées (1), mais les mécanismes cellulaires restent incomplètement élucidés (2).
Les tunneling nanotubes (TNTs) sont des ponts intercellulaires dépendants de l’actine permettant le transfert direct de protéines, d’organites et de signaux (3). Nous avons montré en modèles neuronaux 2D que les agrégats d’α-syn se localisent dans les TNTs et se propagent entre neurones et cellules gliales. De plus, l’accumulation d’α-syn favorise la formation de TNTs, suggérant un mécanisme d’amplification de la propagation pathologique (2–5).
Les dysfonctionnements mitochondriaux et lysosomaux contribuent fortement à la neurodégénérescence (2). Nos données dans des lignées cellulaires et des neurones et microglies dérivés d’iPSC montrent que les agrégats d’α-syn induisent fragmentation mitochondriale, altération lysosomale et activation inflammatoire (6,7). La libération d’ADN mitochondrial active la voie cGAS–STING, augmentant la formation de TNTs et reliant stress organellaire, inflammation et propagation intercellulaire (7).
L’existence et la fonctionnalité des TNTs dans un tissu cérébral humain restent cependant inconnues (3). Nos données dans le cerveau murin et des travaux publiés indiquent la présence de structures de type TNT in vivo (3,8,9,10). De plus, nous avons démontré chez l’embryon de poisson zèbre des structures fonctionnelles capables de transférer protéines et organites dans un tissu vivant (11).
Pour répondre à cette question, ce projet utilisera des organoïdes mésencéphaliques humains dérivés d’iPSC de patients porteurs d’une triplication de SNCA (12), ainsi que des contrôles isogéniques corrigés et WT. Ce modèle, établi au laboratoire, reproduit l’architecture mésencéphalique et l’agrégation endogène d’α-syn (Fig.1). Le laboratoire dispose d’outils viraux, d’imagerie en temps réel et super-résolution, et de stratégies de quantification des TNTs, garantissant la faisabilité du projet.
Objectif général et aims:
Déterminer si les TNTs contribuent à la propagation intercellulaire de l’α-syn dans des organoïdes humains et identifier les voies moléculaires régulant leur formation en conditions pathologiques.
1. Caractériser la formation de TNTs
Quantifier les structures de type TNT dans des organoïdes SNCA triplication (12) versus contrôles isogéniques et WT, à l’aide de tranches transduites par des rapporteurs fluorescents ciblant membrane et mitochondries (Fig.2). Le marquage mosaïque permettra une visualisation haute résolution des protrusions et du transfert de cargos par microscopie confocale, immunofluorescence et super-résolution (11,13).
2. Analyser la localisation et le transfert d’α-syn
Étudier la localisation des agrégats endogènes d’α-syn (mitochondries, lysosomes, protrusions TNT). La propagation sera évaluée par micro-injection de fibrilles fluorescentes suivie d’imagerie en temps réel (16).
3. Valider les voies régulatrices
À partir de données 2D montrant un transfert accru d’α-syn dans les neurones SNCA triplication, des analyses RNA-seq et protéomiques en progress dans le labo identifieront des régulateurs candidats. Ceux-ci seront validés par surexpression, knockdown, CRISPRi/a et approches pharmacologiques en 2D et organoïdes. Les voies EPS8, MYO10, WNT et inflammatoires/STING impliquées dans la formation des TNTs.

Compétences requises

Nous cherchons de jeunes scientifiques exceptionnels, enthousiastes et autonomes, désireux de travailler sur un projet interdisciplinaire. Expérience en culture cellulaire. Expertise en neuroscience souhaitée mais pas nécessaire. La connaissance de la microscopie confocale et d'analyse d'images seront très utiles mais ne sont pas indispensables.

Bibliographie

1. GBD 2016 Parkinson’s Disease Collaborators. Global, regional, and national burden of Parkinson’s disease, 1990-2016: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016. Lancet Neurol. 2018 Nov;17(11):939–53.
2. Thomas V, Zurzolo C. Organelle dysfunction and TNT-mediated aggregate spreading in neurodegeneration. Physiology (Bethesda). 2026 Jan 16. doi: 10.1152/physiol.00048.2025. Epub ahead of print. PMID: 41543365
3. Palese F, Rakotobe M, Zurzolo C. Transforming the concept of connectivity: unveiling tunneling nanotube biology and their roles in brain development and neurodegeneration. Physiol Rev. 2025 Jul 1;105(3):1823-1865. doi: 10.1152/physrev.00023.2024. Epub 2025 Mar 11. PMID: 40067081
4. Dilsizoglu Senol A, Samarani M, Syan S, Guardia CM, Nonaka T, Liv N, Latour-Lambert P, Hasegawa M, Klumperman J, Bonifacino JS, Zurzolo C. α-Synuclein fibrils subvert lysosome structure and function for the propagation of protein misfolding between cells through tunneling nanotubes. PLoS Biol. 2021 Jul 20;19(7):e3001287. doi: 10.1371/journal.pbio.3001287. PMID: 34283825; PMCID: PMC8291706
5. Chakraborty R, Nonaka T, Hasegawa M, Zurzolo C. Tunnelling nanotubes between neuronal and microglial cells allow bi-directional transfer of α-Synuclein and mitochondria. Cell Death Dis. 2023 May 18;14(5):1–12.
6. Chakraborty R, Samella P, Testa V, Montero-Muñoz J, Nonaka T, Hasegawa M, et al. Neuronal Autophagy Failure Drives α-Synuclein Transfer to Microglia to Outsource Aggregate Clearance [Internet]. bioRxiv; 2025 [cited 2025 Jul 7]. p. 2024.04.19.590207, in press Nature Comm. Available from: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.19.590207v2
7. Chakraborty R, Maya S, Testa V, Montero-Muñoz J, Nonaka T, Hasegawa M, et al. α-Synuclein aggregates induce mitochondrial damage and trigger innate immunity to drive neuron–microglia communication [Internet]. bioRxiv; 2025 [cited 2025 Jul 7]. p. 2025.06.23.661105. Available from: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.06.23.661105v1
8. Cordero Cervantes D, Khare H, Wilson AM, Mendoza ND, Coulon-Mahdi O, Lichtman JW, Zurzolo C. 3D reconstruction of the cerebellar germinal layer reveals tunneling connections between developing granule cells. Sci Adv. 2023 Apr 5;9(14):eadf3471. doi: 10.1126/sciadv.adf3471. Epub 2023 Apr 5. PMID: 37018410; PMCID: PMC10075961.
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10. Chang M, Krüssel S, Parajuli LK, Kim J, Lee D, Merodio A, Kwon J, Okabe S, Kwon HB. Intercellular communication in the brain through a dendritic nanotubular network. Science. 2025 Oct 2;390(6768):eadr7403. doi: 10.1126/science.adr7403. Epub 2025 Oct 2. PMID: 41037599.
11. Korenkova O, Liu S, Prlesi I, Pepe A, Albadri S, Del Bene F, et al. Tunneling nanotubes enable intercellular transfer in zebrafish embryos. Dev Cell. 2025 Feb 24;60(4):524-534.e3.
12. Polymeropoulos MH, Lavedan C, Leroy E, Ide SE, Dehejia A, Dutra A, et al. Mutation in the alpha-synuclein gene identified in families with Parkinson’s disease. Science. 1997 Jun 27;276(5321):2045–7.
13. Sáenz-de-Santa-María I, Henderson JM, Pepe A, Zurzolo C. Identification and Characterization of Tunneling Nanotubes for Intercellular Trafficking. Curr Protoc. 2023 Nov;3(11):e939.
14. Henderson JM, Ljubojevic N, Belian S, Chaze T, Castaneda D, Battistella A, Giai Gianetto Q, Matondo M, Descroix S, Bassereau P, Zurzolo C. Tunnelling nanotube formation is driven by Eps8/IRSp53-dependent linear actin polymerization. EMBO J. 2023 Dec 11;42(24):e113761. doi: 10.15252/embj.2023113761. Epub 2023 Nov 27. PMID: 38009333; PMCID: PMC10711657
15. Gousset K, Marzo L, Commere PH, Zurzolo C. Myo10 is a key regulator of TNT formation in neuronal cells. J Cell Sci. 2013 Oct 1;126(Pt 19):4424-35. doi: 10.1242/jcs.129239. Epub 2013 Jul 25. PMID: 23886947.
16. Vargas JY, Loria F, Wu YJ, Córdova G, Nonaka T, Bellow S, Syan S, Hasegawa M, van Woerden GM, Trollet C, Zurzolo C. The Wnt/Ca2+ pathway is involved in interneuronal communication mediated by tunneling nanotubes. EMBO J. 2019 Dec 2;38(23):e101230. doi: 10.15252/embj.2018101230. Epub 2019 Oct 18. PMID: 31625188; PMCID: PMC6885744.

Mots clés

Maladies neurodégénératives, Biologie des organites, TNT, Trafic membranaire, Imagerie en temps réel, Cellules iPS et organoïdes