Déterminants physiopathologiques des syndromes de lipodystrophie et de vieillissement accéléré liés aux variants pathogènes de CAV1 codant la cavéoline-1 // Pathophysiological determinants of lipodystrophy and accelerated ageing syndromes linked to pathog

CAV1 code pour la cavéoline-1 (cav1), qui forme les cavéoles de la membrane plasmique (MP), impliquées dans plusieurs voies de signalisation.
Nous avons montré que des mutations bialléliques nulles de CAV1 empêchant la formation des cavéoles induisent une lipodystrophie généralisée avec résistance à l'insuline.
Récemment, nous avons identifié un variant de novo hétérozygote CAV1 p.Q142*, tronquant en C-terminal, responsable d'un syndrome de vieillissement accéléré néonatal. Q142*-cav1 est exprimée dans les fibroblastes du patient et des cavéoles sont présentes à la MP. Les cellules du patient présentent une résistance à l'insuline et une sénescence accrues. L'analyse transcriptomique a montré, dans les fibroblastes du patient vs témoin, des gènes différentiellement exprimés impliqués dans le cycle cellulaire et/ou la dynamique de l'actine.

Des études récentes ont montré que cav1 s'assemble en disques amphipathiques de 11 protomères organisés en spirale dans le feuillet interne de la MP, et que le désassemblage des cavéoles induit par le stress libère des structures Cav1 8S (“scaffolds”) qui modulent la dynamique de l'actine et interagissent avec des effecteurs de signalisation.

Notre hypothèse est que le variant CAV1 p.Q142* modifierait spécifiquement la structure et les interactions de cav1. En accord, notre analyse protéomique des interacteurs de cav1 a identifié plusieurs protéines dont les interactions sont spécifiquement modifiées dans les fibroblastes du patient.

Pour décrypter la physiopathologie du vieillissement accéléré lié aux variants de cav1, trois axes de recherche seront développés:

1 – Quelle est la localisation cellulaire de Q142*-cav1 et son impact sur la mécano-transduction?
A partir du réticulum endoplasmique (RE), cav1 transite par le Golgi pour atteindre la MP. Nous évaluerons la localisation subcellulaire de Q142*-Cav1 par immunofluorescence et microscopie d'expansion, en utilisant des marqueurs du RE, Golgi et MP, et des anticorps dirigés contre cav1 et ses partenaires aux cavéoles. Grâce à des techniques d'imagerie avancée (RUSH, microscopie à haute résolution dSTORM), nous étudierons l'adressage de cav1 à la PM dans des cellules HeLa surexprimant cav1 WT et Q142* (collaboration C Blouin, Institut Curie, U1339). Nous comparerons la signalisation des fibroblastes témoins et mutés après stress mécanique.

2- Quel est l'impact du variant CAV1 Q142* sur la structure et les interactions de cav1 ?
Nous quantifierons par spectrométrie de masse la proportion de protéines WT et mutées dans les cellules du patient (lysat total et fractions enrichies en MP). En fonction, nous pourrons modéliser, à l'aide de logiciels de simulation de dynamique moléculaire, l'impact de la mutation Q142* sur la stabilité des oligomères cav1 contenant un ou plusieurs protomères mutés et prédire les modifications d'interactions de cav1 muté avec ses partenaires (collaboration S Zinn, CEA, UMR9198). Dans les cellules, nous étudierons les interactions entre cav1 WT et mutée et les candidats identifiés en protéomique. L'implication des partenaires de cav1 mutée sur la dynamique du cytosquelette d'actine sera étudiée par imagerie cellulaire sur cellules vivantes à l'aide de sondes spécifiques.

3- Des modulateurs spécifiques des fonctions de cav1 pourraient-ils corriger le phénotype cellulaire lié à l'expression de Q142*-cav1 ?
Nous évaluerons l'impact de modulateurs de la nucléation et de la polymérisation de l'actine et/ou de l'activité des petites GTPases associées à cav1 sur la sénescence cellulaire et la résistance à l'insuline dans les cellules mutées. Des petits peptides ciblant les régions structurales de cav1 impactées par le variant CAV1 Q142* pourront également être testés.

En identifiant les bases physiopathologiques du syndrome progéroïde associé à CAV1, cette étude permettra de comprendre les relations structure-fonctions de Cav1, et de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour les cavéolinopathies.
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CAV1 encodes caveolin-1 (cav1), which forms the plasma membrane (PM) caveolae, involved in several signalisation pathways.

We have shown that rare biallelic null mutations in CAV1 preventing caveolae formation lead to an autosomal recessive form of generalized lipodystrophy with progressive insulin resistance.
Recently, we identified a de novo CAV1 p.Q142* heterozygous C-terminal truncating variant responsible of a neonatal accelerated aging syndrome. We have observed that, in the patient's fibroblasts, Q142*-cav1 is expressed and caveolae are present at the PM. The patient' cells display insulin resistance and increased cellular senescence. Transcriptomic analysis revealed differentially expressed genes involved in cell cycle and actin cytoskeleton dynamics in CAV1 p.Q142* cells compared to controls.

Recent studies have shown that cav1 assemble into 8S amphipathic disks of 11 spirally-packed protomers in the inner PM leaflet, and that stress-induced caveolae disassembly liberates 8S Cav1 scaffolds which modulate actin dynamics and interact with downstream signaling effectors.
We thus hypothesized that the CAV1 p.Q142* variant could specifically alter cav1 structure and interactions in particular with cytoskeleton effectors. To further study this hypothesis, we performed a proteomic analysis of cav1 interactors and identified several proteins which interactions are specifically modified in patient vs control fibroblasts.

The aim of the project is to delineate the mechanisms underlying the pathophysiology of cav1-related accelerated aging. Three axes of research will be developed, aiming to answer the following questions:

1 – What is the cellular localization of Q142*-cav1 and its impact on mechanodynamics ?
Cav1 is synthetized in the endoplasmic reticulum (ER) before transiting towards the Golgi and reaching the PM. The subcellular localization of Q142*-Cav1 expressed in patient cells will be assessed using immunofluorescence colocalization studies and expansion microscopy, with ER, Golgi and PM markers, as well as antibodies directed against cav1 and its known partners at caveolae. Using advanced imagery techniques (RUSH assay, dSTORM super resolution microscopy) on HeLa cells overexpressing tagged WT and Q142*-Cav1, we will monitor cav1 export from the ER to the PM (collaboration C Blouin, Institut Curie, Inserm U1339). We will compare the signalling response of control and patient fibroblasts upon mechanical challenges (stratified substrat, stretching).

2- What is the impact of CAV1 Q142*variant on cav1 structure and interactions ?
We will first quantify the proportion of WT and mutated protein on cell lysate and PM-enriched fractions by targeted mass spectrometry to estimate the proportion of mutated oligomers that could compose the Cav1 scaffolds in patient's fibroblasts. We will then use molecular dynamic simulations, to determine the impact of the Q142* mutation on the stability of oligomeric cav1 complexes containing one or several mutated protomers, and to predict altered interactions with downstream partners (collaboration S Zinn, CEA, UMR9198). In cells, we will study the interactions of WT and mutated cav1 with candidates identified by our previous proteomic analysis. The involvement of interactors playing a role in actin cytoskeleton dynamics will be monitored using live cell imaging probes.

3- Could specific modulators of cav1 function reverse the Q142*-cav1-related cellular phenotype ?
We will explore if drugs triggering actin nucleation and polymerization, and/or the activity of cav1-associated small GTPases, could reverse cellular senescence and insulin resistance observed in patient cells. Small peptides targeting the structural regions of cav1 altered by the CAV1 Q142*variant could also be tested.

By deciphering the pathophysiological basis of CAV1-associated progeroid syndrome, this study will identify new Cav1 structure-functions relationships, and new therapeutic strategies for caveolinopathies.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Concours pour un contrat doctoral

Sorbonne Université SIS (Sciences, Ingénierie, Santé)

394 Physiologie, physiopathologie et thérapeutique

expérience souhaitée en biologie cellulaire pas de candidat.e pressenti.e
prior experience in cellular biology no candidate identified