Elucider le rôle des acides aminés branchés dans la régulation de l'éveil-sommeil // Deciphering the role of branched-chain amino acids in sleep-wake regulation

Les troubles du sommeil sont étroitement et bidirectionnellement associés aux maladies cardiométaboliques, mais les mécanismes reliant les perturbations du cycle veille-sommeil à ces pathologies restent mal compris. Nous émettons l'hypothèse que la modulation du transport et de l'utilisation des acides aminés à chaîne ramifiée (BCAA) dans le cerveau tout au long du cycle veille-sommeil représente un lien mécanistique clé. Les BCAA sont des acides aminés essentiels jouant un rôle central dans la signalisation de l'insuline et de la voie TOR et, dans le cerveau, participent au cycle glutamate/GABA/glutamine, influençant ainsi l'équilibre excitateur/inhibiteur. Leur prise cellulaire, y compris leur transport à travers la barrière hémato-encéphalique, dépend du grand transporteur d'acides aminés neutres LAT-1, où les BCAA entrent en compétition avec des précurseurs de monoamines tels que la phénylalanine, le tryptophane, l'histidine et la tyrosine, ce qui pourrait avoir un impact sur la neurotransmission monoaminergique.

Nos travaux publiés et récents sur la drosophile démontrent que le transport des BCAA module l'activité de sous-populations neuronales GABAergiques et dopaminergiques spécifiques et affecte le cycle veille-sommeil. Ensemble, ces données indiquent que les niveaux de BCAA libres sont régulés par des interactions métaboliques dépendantes de l'horloge et du cycle veille-sommeil qui, en fin de compte, façonnent l'activité de circuits neuronaux sélectifs impliqués dans la régulation du sommeil.


L'objectif de ce projet est de tirer parti de la souplesse expérimentale offerte par la drosophile pour élucider comment les BCAA influencent le cycle veille-sommeil par le biais de la communication inter-organes, à travers deux axes de recherche : (1) surveiller les taux de BCAA dans l'hémolymphe et le cerveau au fil du temps dans des conditions de veille-sommeil, de rythme circadien et d'alimentation ; (2) évaluer les niveaux intracellulaires de BCAA dans les neurones GABAergiques et dopaminergiques et déterminer comment les voies dépendantes des BCAA dans ces cellules influencent le comportement de veille/sommeil.

Nous quantifierons les niveaux de BCAA dans l'hémolymphe et le cerveau de mouches individuelles tout en manipulant le sommeil et l'horloge circadienne afin de définir leur relation avec les états de veille et de sommeil. Les données seront analysées à l'aide d'une approche multivariée. L'activité neuronale sera surveillée par imagerie calcique, et les taux intracellulaires de BCAA seront mesurés à l'aide d'un biocapteur nouvellement développé, fournissant ainsi un aperçu mécanistique du contrôle métabolique du sommeil.

L'acquisition de connaissances sur les mécanismes impliqués dans ces régulations métaboliques essentielles pourrait ouvrir de nouvelles voies pour le traitement des troubles du sommeil et de l'éveil chez l'homme.
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Sleep disruption is strongly and bidirectionally associated with cardiometabolic diseases, yet the mechanisms linking sleep/wake disruptions to these pathologies remain poorly understood. We hypothesize that modulation of the transport and utilization of branched-chain amino acids (BCAAs) in the brain across the sleep/wake cycle represents a key mechanistic link. BCAAs are essential amino acids central to insulin and TOR signaling and, in the brain, participate in the glutamate/GABA/glutamine cycle, thereby influencing the excitatory/inhibitory balance. Their cellular uptake, including transport across the blood–brain barrier, depends on the large neutral amino acid transporter LAT-1, where BCAAs compete with monoamine precursors such as phenylalanine, tryptophan, histidine, and tyrosine, potentially impacting monoaminergic neurotransmission.

Our published and recent work in Drosophila demonstrates that BCAA transport modulates the activity of specific GABAergic and dopaminergic neuronal subpopulations and affects the sleep/wake cycle. Together, these data indicate that free BCAA levels are regulated by clock- and sleep/wake-dependent metabolic interactions that ultimately shape the activity of selective neuronal circuits involved in sleep regulation.

The goal of this project is to take advantage of the experimental flexibility of Drosophila to elucidate how BCAAs shape the sleep/wake cycle through inter-organ communication, via two aims: (1) monitor BCAA levels in the hemolymph and brain across time under sleep/wake, circadian, and feeding challenges; (2) assess intracellular BCAA levels in GABAergic and dopaminergic neurons and evaluate how BCAA-dependent pathways in those cells impact sleep/wake behavior.

We will quantify hemolymph and brain BCAA levels in individual flies while manipulating sleep and the circadian clock to define their relationship with sleep/wake states. Data will be analysed using a multivariate approach. Neuronal activity will be monitored using calcium imaging, and intracellular BCAA levels will be measured with a newly developed biosensor, providing mechanistic insight into metabolic control of sleep.

Gaining knowledge about the mechanisms involved in these essential metabolic regulations could open new avenues for the therapy of sleep/wake disorders in humans.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Contrat doctoral

Concours pour un contrat doctoral

Université Claude Bernard Lyon 1

476 NSCo - Neurosciences et Cognition

Master en biologie cellulaire, métabolisme ou neuroscience. La connaissance des outils de génétique moléculaire sera un atout pour la candidature.
Master's degree in cell biology, metabolism, or neuroscience. Familiarity with molecular genetics tools is a plus.