Régulation du transfert intercellulaire des mitochondries par les tétraspanines et les protéines ancrées au GPI au cours de la plasticité épithéliale // Regulation of Intercellular Mitochondrial Transfer by Tetraspanins and GPI-Anchored Proteins During Ep

La communication intercellulaire est essentielle à la progression tumorale, aux métastases et à la résistance aux traitements. Les cellules cancéreuses échangent des mitochondries via des nanotubes (TNT) et des vésicules extracellulaires (VE), favorisant leur résistance au stress, leur plasticité métabolique et leur survie. Les TNT, tunnels constitués de F-actine, assurent une continuité cytoplasmique directe entre cellules distantes et permettent l'échange d'organites. Les VE sont des vésicules membranaires non réplicatives libérées dans le milieu extracellulaire.
Malgré leurs différences, TNT et VE partagent des protéines organisatrices de membrane, comme les tétraspanines et les protéines avec une ancre glycosylphosphatidylinositol (GPI-AP). Les tétraspanines, regroupées dans des microdomaines enrichis (TEM), coordonnent l'adhésion et le remodelage de l'actine via les intégrines, les récepteurs de facteurs de croissance et la signalisation Rho GTPase. La tetraspanine CD9 stabilise les TNT et CD81 est essentielle à leur fonction. Les GPI-AP, ancrées au feuillet externe de la membrane plasmique, sont aussi présentes dans les TNT et associées aux domaines rafts. Le récepteur alpha du folate (FRα), est une GPI-AP surexprimée dans plusieurs cancers épithéliaux (sein, ovaire, poumon) qui favorise la survie tumorale.
Dans le cancer du sein triple négatif (TNBC), sous-type le plus agressif, la surexpression de FRα est associée à un mauvais pronostic. Le TNBC se caractérise par une forte prolifération, des métastases, des récidives fréquentes et une faible survie sans récidive, souvent liée à une transition épithélio-mésenchymateuse (EMT). Les cellules MCF10A traitées au TGF-β se transdifférentient en cellules mésenchymateuses via l'EMT et sont donc un modèle de plasticité épithéliale. Les TNT ont récemment été identifiés comme la principale voie de transfert mitochondrial entre cellules mammaires saines et cancéreuses.
Cette thèse vise à déterminer si l'interaction entre tétraspanines et GPI-AP est nécessaire à la formation et à la fonction des TNT et/ou des VE pour permettre le transfert mitochondrial durant la plasticité épithéliale. L'étude portera sur des cellules MCF10A, des cellules MCF10A en EMT après une induction au TGF-β et des cellules de cancer du sein triple négatif (MDA-MB-231).
Objectif 1. Définir le rôle du transfert mitochondrial via TNT et VE dans l'homéostasie épithéliale et l'EMT. Par imagerie sur cellules vivantes ou super-résolution, nous quantifierons la dynamique et la directionnalité du transfert mitochondrial dans des monocouches et organoïdes en conditions homéostatiques, EMT ou cancéreuses. Des co-cultures de MCF10A avec MCF10A-TGF-β ou MDA-MB-231 seront réalisées. Les effets du transfert mitochondrial sur le métabolisme, la prolifération, la migration et la radio-résistance des cellules réceptrices seront évalués.
Objectif 2. Déterminer la contribution des tétraspanines et des GPI-AP à la biogenèse des TNT et VE. Le knockout de CD9 ou CD81 par CRISPR/Cas9 permettra d'analyser leur rôle dans le trafic des GPI-AP, la formation et la stabilité des TNT/VE et le flux mitochondrial. Inversement, l'invalidation de PIGK (indispensable à la synthèse des GPI-APs) évaluera l'impact de la perte des GPI-AP sur l'organisation des tétraspanines, la formation et la fonction des TNT/VE.
Objectif 3. Évaluer la pertinence physiologique des TNT et VE dans des cellules tumorales mammaires primaires de différents grades. Le rôle des tétraspanines et des GPI-AP dans la formation des TNT/VE, le transfert mitochondrial et ses conséquences fonctionnelles sera étudié dans des cellules primaires de patientes de différents grades
Ce projet permettra de comprendre comment les nanodomaines membranaires impliquant tétraspanines et GPI-AP coordonnent dynamique cytosquelettique et trafic mitochondrial via TNT et VE dans la biologie du cancer.
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Intercellular communication is essential for tumor progression, metastasis, and therapy resistance. Cancer cells transfer mitochondria through tunneling nanotubes (TNTs) and extracellular vesicles (EVs), promoting stress resistance, metabolic flexibility, and survival. TNTs are F-actin-based conduits that establish direct cytoplasmic continuity between distant cells, enabling the exchange of organelles, whereas EVs are non-replicative membrane vesicles released by cells. Despite differences in their formation and structure, TNTs and EVs contain membrane-organizing proteins such as tetraspanins and glycosylphosphatidylinositol-anchored proteins (GPI-APs). Tetraspanins are associated with tetraspanin-enriched microdomains (TEMs) and coordinate adhesion and actin remodelling via integrins, growth factor receptors and Rho GTPase signalling. The tetraspanin CD9 stabilises TNTs, while CD81 is essential for their function. GPI-APs, which are located on the outer plasma membrane leaflet, are also present in TNTs, where they associate to raft domains.The GPI-anchored folate receptor alpha (FRα) is overexpressed in several epithelial cancers, including breast, ovarian, and lung cancers, where it supports tumor survival. In triple-negative breast cancer (TNBC), the most aggressive subtype, FRα overexpression is linked to poor prognosis. TNBC is marked by high proliferation, metastasis, recurrence, and reduced disease-free survival, and is often associated with epithelial–mesenchymal transition (EMT). MCF10A cells treated with TGF-β undergo EMT and are a model of epithelial plasticity. Recent findings show that TNTs are the main route of mitochondrial transfer between normal and cancerous breast epithelial cells.
The aim of this Ph.D. proposal is to evaluate whether an interplay between tetraspanins and GPI-APs is necessary for the formation and function of TNT and/or EVs to enable mitochondrial transfer during epithelial plasticity. Specifically, this interplay will be studied in human epithelial breast cells (MCF10A), cells undergoing epithelial-mesenchymal transition (EMT), and triple-negative breast cancer cells (MDA-MB-231). This project is made up of three parts
Aim 1. Define the role of TNT- and EV-mediated mitochondrial transfer in epithelial homeostasis and EMT. Using super-resolution, live-cell imaging and organelle tracking, we will quantify the dynamics and directionality of mitochondrial transfer in epithelial monolayers and/or organoid models under homeostatic, EMT-induced and cancer conditions. We will co-culture healthy breast epithelial cells (MCF10A) with TGF-β -induced MCF10A or MDA-MB-231 cells.
The functional consequences of mitochondrial transfer in the receiving cells will be assessed in terms of cell metabolism, proliferation rate, migration, and resistance to irradiation.
Aim 2. Determine the contribution of tetraspanins and GPI-APs to TNT or EV biogenesis and mitochondrial trafficking. Using CRISPR/Cas9-mediated knockout of CD9 and CD81, we will analyze their roles in GPI-APs trafficking to the plasma membrane, TNT or EV formation, stability, and mitochondrial flux. Conversely, by knocking out PIGK (the catalytic subunit of the GPI transamidase complex, which transfers the GPI anchor to the C-terminus of target proteins, thereby decreasing cell surface expression of GPI-APs), we will evaluate the effect on tetraspanin trafficking and organization, TNT or EV formation and function.
Aim 3. Assess the physiological relevance of TNTs or EV in primary human breast cancer cells.
Using different grade of primary breast tumors cells from patients, we will investigate the role of tetraspanins and GPI-APs in TNT or EV formation, mitochondrial transfer, and the physiological consequences for receiving cells. This project will reveal how the organization of membrane nanodomains involving tetraspanins and GPI-APs integrates cytoskeletal dynamics and mitochondrial trafficking via TNTs and EVs in epithelial biology.
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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

Nous cherchons une ou un candidat ayant reçu une formation solide en biologie cellulaire et moléculaire, avec un intérêt marqué pour les mécanismes impliqués dans la biologie cellulaire des cancers. Elle ou il maîtrise les techniques de base en culture cellulaire, imagerie, biologie moléculaire et analyse quantitative des données, et dispose d'une capacité à interpréter des résultats expérimentaux de manière critique. Le candidat doit disposer de rigueur, d'autonomie, de curiosité scientifique et de persévérance, tout en étant capable de travailler en équipe. De bonnes compétences en communication écrite et orale, ainsi qu'un niveau d'anglais scientifique satisfaisant, sont également attendus pour évoluer dans un contexte de recherche international.
We are looking for a candidate with a solid background in cellular and molecular biology, as well as a keen interest in the mechanisms involved in cancer cell biology. The ideal candidate will have mastered basic techniques in cell culture, imaging, molecular biology and quantitative data analysis, and will be able to interpret experimental results critically. The candidate must be rigorous, independent and scientifically curious, as well as persistent and able to work well in a team. Good written and oral communication skills, as well as a satisfactory level of scientific English, are required to thrive in an international research environment.