Valorisation de peptides bioactifs pour des applications neuromodulatrices : développement de la planaire comme modèle simplifié d’études in vivo du système nerveux pour un criblage fonctionnel haut débit
Champs scientifiques : Neurophysiologie, éthologie, biologie cellulaire et moléculaire
Mots clés : système nerveux, invertébrés, comportement, imagerie cellulaire, voies de signalisation
Laboratoire d’accueil : BTSB, Biochimie et Toxicologie des Substances Bioactives, Institut National
Universitaire Champollion d’Albi, France
Ecole doctorale de rattachement : SEVAB- ED458 « Sciences Ecologiques, Vétérinaires, Agronomiques et Bioingénieries »
Etude
Contexte : La médecine comme l’agriculture sont en recherche permanente de nouvelles molécules sélective, avec moins d’effets secondaires sur l’homme et/ou l’environnement. Les peptides bioactifs répondent à ces exigences de par leur structure tridimensionnelle leur conférant une spécificité/nouveauté de cible et de par leur biodégradabilité. Le venin produit par les animaux représente une source variée de peptides bioactifs et certains sont déjà commercialisé : le PRIALT® (ziconotide) (cônes marins) ou le Spear-T (araignée). Grâce à la méthode vénomique, l’équipe BTSB a identifié chez plusieurs espèces, une centaine de peptides potentiellement bioactifs. Certains sont identifiés comme immunomodulateurs ou insulinotropes, et des premiers tests d’activités ont montré, pour d’autres, un effet neuromodulateur ou insecticide
Actuellement, des tests in vitro sont disponibles mais les approches in vivo sont plus difficiles à mettre en place (complexité des systèmes nerveux (SN), règles éthiques). Déjà utilisé comme modèle pour la régénération (McConnell, Jacobson et al. 1959, Newmark, Wang et al. 2008, Oviedo, Nicolas et al. 2008, Salo and Agata 2012, Ross, Currie et al. 2017), la planaire émerge comme un modèle simplifié d’étude du SN (Buttarelli, Pellicano et al. 2008, Blackiston, Shomrat et al. 2015, Hagstrom, Cochet-Escartin et al. 2015, Monjo and Romero 2015, Hagstrom, Cochet-Escartin et al. 2016, Ross, Currie et al. 2017) qui présente toutes les caractéristiques du SN des vertébrés et invertébrés supérieurs (Ribeiro, Vollaire et al. 2005, Buttarelli, Pellicano et al. 2008, Nishimura, Kitamura et al. 2008, Monjo and Romero 2015, Ross, Currie et al. 2017) et ou le mécanisme de nociception y est conservé (McConnell, Jacobson et al. 1959). C’est un organisme invertébré endémique dont nous maîtrisons l’élevage et qui ne fait pas l’objet d’une réglementation en expérimentation animale.
Objectifs : L’objectif de cette thèse est de développer la planaire comme modèle d’étude in vivo pour évaluer et comprendre précisément les effets de peptides sur les voies de signalisation nerveuse pouvant conduire à des effets toxiques (Casida and Durkin 2013) ou modulateurs de la douleur. Les peptides seront sélectionnés pour leurs effets déjà connus ou pour leur identité de séquence avec des peptides déjà identifiés. Le projet de thèse associera des approches comportementales à des approches cellulaires (marquage, neurophysiologie) et moléculaires (RNAi, expression de gènes). La phase de validation des tests sera réalisée sur des molécules dont les cibles neurologiques et les modes d’action sont connus (néonicotinoïdes, antalgiques et myorelaxant).
Méthode : Dans le cadre d’une valorisation industrielle des peptides bioactifs, la compréhension de leurs mécanismes d’action est indispensable. L’effet d’une molécule de référence (pesticides ou médicaments) dont on connaît les cibles sera comparé à celui de peptides neuroactifs sélectionnés avec une cytotoxicité limitée.
Dans cette thèse, la priorité est de mettre au point un test in vivo de criblage fonctionnel simple et haut débit permettant de révéler rapidement l’effet de ces peptides sur le SN. Elle est construite en deux tâches principales qui consisteront 1) à mettre au point, à partir de molécules de référence, les méthodes permettant de révéler des perturbations du fonctionnement du SN de la planaire. Ces méthodes s’appuieront sur les outils de référence de la littérature et/ou déjà existants au laboratoire. Durant cette phase, les peptides neuroactifs seront également sélectionnés. 2) à évaluer les effets sur le SN des peptides présélectionnés en mobilisant l’ensemble des techniques développées durant la tâche I.
Le (la) candidat(e) sera amené(e) à pratiquer la neurophysiologie, l’élevage des planaires, l’imagerie cellulaire, les tests comportementaux, les analyses physiologiques et moléculaires (ex : survie, transcriptomique, …), les tests d’(éco)toxicité, etc...
Présentation établissement et labo d'accueil
Equipe « Biochimie et Toxicologie des Substances Bioactives » est une équipe pluridiciplinaire basé àl’INU Champollion à Albi (Tarn, France)
Créé en 2015, l'INU Champollion est un établissement public d'enseignement supérieur et de recherche implanté à Albi, Rodez et Castres en France. Pluridisciplinaire et multisite, il organise des formations préparant aux diplômes nationaux de Licences, Licences professionnelles, et Masters. Ses activités de recherche s'inscrivent dans le cadre de l'Université Fédérale de Toulouse Midi-Pyrénées.
Les objectifs scientifiques de l’équipe BTSB sont de proposer des réponses aux problématiques sociétales liées à l’apparition de phénomènes de résistances en médecine humaine, vétérinaire, en agronomie et à l’impact des substances bioactives (médicaments, phytosanitaires) sur l’environnement. L’équipe effectue des recherches pluridisciplinaires basées sur l’utilisation d’espèces terrestres (fourmis, mouches) et aquatiques (escargots et planaires). Les compétences de l’équipe couvrent la biochimie, la biologie cellulaire et moléculaire, l’écotoxicologie, la physiologie et le comportement : cette grande diversité représente un véritable atout pour mener des projets pluridisciplinaires.
Site web : https://btsb-albi.fr/
Directeurs de thèse : Elsa Bonnafé (BTSB, INUC Albi) et Caroline Vignet (BTSB, INUC Albi)
Profil recherché – Une formation en neurophysiologie cellulaire et moléculaire. Des notions en éthologie seront appréciées ainsi qu’une expérience sur des modèles invertébrés (élevage, test d’(éco)toxicité). Des compétences en traitement de données sont indispensables.
Contacts : Elsa Bonnafé et Caroline Vignet
elsa.bonnafe@univ-jfc.fr et caroline.vignet@univ-jfc.fr
Pour candidater : merci d’envoyer votre dossier avant le 31 aout 2020 comportant les 3 éléments
suivants :
i) lettre de motivation, ii) des lettres de recommandation (avec coordonnées des personnes référentes),
iii) relevé des notes de master.
Information : Contrat doctoral sur financement « Région Occitanie/ Université Champollion » Brut
mensuel : 1 768 €/ Net mensuel : 1 414 €
Début de la thèse : 1 décembre 2020
Bibliographie :
Blackiston, D. J., T. Shomrat and M. Levin (2015). "The stability of memories during brain remodeling: A perspective." Commun Integr Biol 8(5): e1073424.
Buttarelli, F. R., C. Pellicano and F. E. Pontieri (2008). "Neuropharmacology and behavior in planarians: translations to mammals." Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol 147(4): 399-408.
Casida, J. E. and K. A. Durkin (2013). "Neuroactive Insecticides: Targets, Selectivity, Resistance, and
Secondary Effects." 58(1): 99-117.
Hagstrom, D., O. Cochet-Escartin and E.-M. S. Collins (2016). "Planarian brain regeneration as a model system for developmental neurotoxicology." Regeneration (Oxford, England) 3(2): 65-77.
Hagstrom, D., O. Cochet-Escartin, S. Zhang, C. Khuu and E. M. Collins (2015). "Freshwater Planarians as an Alternative Animal Model for Neurotoxicology." Toxicol Sci 147(1): 270-285.
McConnell, J., A. L. Jacobson and D. P. Kimble (1959). "The effects of regeneration upon retention of a conditioned response in the planarian." J Comp Physiol Psychol 52(1): 1-5.
Monjo, F. and R. Romero (2015). "Embryonic development of the nervous system in the planarian Schmidtea polychroa." Dev Biol 397(2): 305-319.
Newmark, P., Y. Wang and T. Chong (2008). Germ Cell Specification and Regeneration in Planarians.
Nishimura, K., Y. Kitamura, Y. Umesono, K. Takeuchi, K. Takata, T. Taniguchi and K. Agata (2008).
"Identification of glutamic acid decarboxylase gene and distribution of GABAergic nervous system in the planarian Dugesia japonica." Neuroscience 153(4): 1103-1114.
Oviedo, N. J., C. L. Nicolas, D. S. Adams and M. Levin (2008). "Planarians: a versatile and powerful model system for molecular studies of regeneration, adult stem cell regulation, aging, and behavior."
CSH Protoc 2008: pdb.emo101.
Ribeiro, C. A. O., Y. Vollaire, A. Sanchez-Chardi and H. Roche (2005). "Bioaccumulation and the effects of organochlorine pesticides, PAH and heavy metals in the Eel (Anguilla anguilla) at the Camargue Nature Reserve, France." Aquatic Toxicology 74(1): 53-69.
Ross, K. G., K. W. Currie, B. J. Pearson and R. M. Zayas (2017). "Nervous system development and
regeneration in freshwater planarians." 6(3): e266.
Salo, E. and K. Agata (2012). "Planarian regeneration: a classic topic claiming new attention." Int J Dev Biol 56(1-3): 3-4.
