Effets de l'hétéroplasmie sur la réponse immunitaire dans un contexte de maladies génétiques mitochondriales // Impact of heteroplasmy rate on immune response in the context of mitochondrial genetic diseases

Les maladies mitochondriales résultent de déficiences de la phosphorylation oxydative dues à des mutations de l'ADN nucléaire (ADNn) ou de l'ADN mitochondrial (ADNmt). Il s'agit de maladies génétiques complexes en raison des grandes variations cliniques observées chez les patients et de la variété des organes qui peuvent être touchés. En cas d'infection, certains de ces patients présentent une réponse immunitaire altérée compliquant significativement leur état de santé. Les principaux obstacles à la compréhension des conséquences immunologiques des maladies génétiques mitochondriales sont liés à la complexité du système immunitaire et dans le cas particulier des maladies liées à des variants de l'ADNmt à la coexistence d'ADNmt mutant et non mutant dans les mêmes cellules, un phénomène appelé hétéroplasmie.
Le projet doctoral s'intègre dans un projet qui vise à 1) caractériser les altérations immunitaires liées aux troubles mitochondriaux chez l'homme dans le cadre de ces pathologies liées à des variants de l'ADNmt et 2) évaluer les implications fonctionnelles de l'hétéroplasmie de l'ADNmt dans des cellules immunitaires spécifiques.
Pour ce faire, nous exploiterons une large cohorte de patients porteurs de variants pathogènes dans l'ADNmt. Celle-ci est en cours de recrutement et planifiée pour être complète au début du projet de thèse En collaboration avec un groupe en Allemagne, nous établirons une nouvelle approche combinant séquençage de l'ADNmt et des ARNm afin d'évaluer les altérations du transcriptome liées à l'hétéroplasmie au niveau de la cellule unique et nous déterminerons les dysfonctionnements immunitaires et métaboliques dans les monocytes, les lymphocytes T et B.
Parallèlement, le projet s'ouvrira sur la production de lignées modèles par édition du génome mitochondrial via l'utilisation de MitoTALENs, une approche différente du Crispr qui est très largement utilisé pour l'édition du génome nucléaire mais non applicable à l'ADNmt. Enfin nous tenterons le développement de la quantification du taux d'hétéroplasmie de chaque variant inséré en vue d'études de corrélation entre taux d'hétéroplasmie et les différentes fonctions mitochondriales mais aussi immunitaires à l'échelle de la cellule en cas d'activation des cellules par un pathogène.
Cette étude offre une occasion unique de déterminer si la fonction mitochondriale est liée aux fonctions des cellules immunitaires chez l'homme en contournant les obstacles liés à l'hétéroplasmie et pourrait révéler des cibles thérapeutiques ou de nouveaux marqueurs de diagnostic clinique pour les troubles mitochondriaux
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Mitochondrial diseases result from deficiencies in oxidative phosphorylation due to mutations in nuclear DNA (nDNA) or mitochondrial DNA (mtDNA). There are complex genetic diseases, with clinical heterogeneity described in patients (e.g. a variety of organs can be affected). In case of infection, some of these patients present an altered immune response, significantly complicating their health status. The main problems to understand the immunological consequences of mitochondrial genetic diseases lie in the complexity of the immune system and, in the specific case of mtDNA pathogenic variations, the coexistence of mutant and non-mutant mtDNA in the same cells, a phenomenon named heteroplasmy.
The PhD project is part of a project that aims to 1) characterize immune alterations linked to mitochondrial disorders in humans in the context of mtDNA pathogenic variations and 2) assess the functional implications of mtDNA heteroplasmy in specific immune cells.
In this aim, a large cohort of patients with mitochondrial diseases is currently being recruited and will be available for the PhD project. In collaboration with a goup in Germany, we will establish a novel approach combining mtDNA and mRNA sequencing to assess heteroplasmy-related transcriptome alterations at the single-cell level. In addition, immune and metabolic dysfunctions in monocytes, T and B lymphocytes will be determined.
In parallel, the project will focus on the production of model cell lines by mitochondrial genome editing using MitoTALENs, an approach different from Crispr, which is widely used for nuclear genome editing but not applicable to mitochondrial DNA. Then, we will quantify the heteroplasmy rate of each inserted variant in order to determine the correlations between heteroplasmy rate and various mitochondrial functions, as well as immune functions at the cellular level after activation by a pathogen.
In conclusion, the project offers a unique opportunity to determine whether mitochondrial function is related to immune cell function in humans, decipher the impact of heteroplasmy on it, and could reveal therapeutic targets or new clinical diagnostic markers for mitochondrial disorders.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Contrat doctoral libre

Université de Bordeaux

154 Sciences de la Vie et de la Santé

- Expertise en immunologie et techniques de séquençage d'ARN en cellule unique - Expertise dans les méthodes d'investigations d'immunologie - Expertise en biologie moléculaire et cellulaire - Expertise en analyse de données de séquençage - Savoir rendre compte de son activité - Rigueur - Esprit d'équipe et bon relationnel
- Expertise in immunology and single-cell RNA sequencing - Expertise in immunology research methods - Expertise in molecular and cellular biology - Expertise in sequencing data analysis - Ability to report on activities - rigorous and - Team spirit and good communication skills