Thèse Inibition de la Formation des Fibres Amyloides d'Insuline par des Peptides H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Grenoble Alpes École doctorale : PHYS - Physique Laboratoire de recherche : Laboratoire des matériaux et du génie physique Direction de la thèse : Franz BRUCKERT ORCID 0000000187684844 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-13T23:59:59 Les fibres amyloïdes sont des agrégats protéiques stabilisés par des feuillets intermoléculaires, qui peuvent remplir des fonctions physiologiques, mais dont la formation est parfois associée à des maladies. L'insuline forme des fibres amyloïdes à pH acide, température élevée ou lorsqu'elle est soumise à une agitation mécanique. Cette fibrillation a des conséquences: elle peut obstruer les pompes à perfusion et est impliquée dans l'amylose induite par l'insuline. Des études structurales récentes révèlent que les fibres d'insuline sont stabilisées par les résidus 1 à 20 des chaînes A et B, tandis que l'extrémité C-terminale de la chaîne B reste non structurée.

Des travaux antérieurs ont montré que l'agitation mécanique et les surfaces hydrophobes initient la fibrillation de l'insuline en exposant l'insuline adsorbée en surface à l'air, favorisant ainsi l'interaction intermoléculaire et la nucléation des amyloïdes. Certains segments de l'insuline, notamment LVEALYL, peuvent à la fois accélérer et retarder la fibrillation de l'insuline. Les peptides amphiphiles synthétiques de la famille (LK)nL reproduisent ces effets. À très faible concentration, ils se lient aux surfaces hydrophobes et stimulent l'agrégation de l'insuline. À des concentrations sous-stoechiométriques plus élevées, ils inhibent transitoirement la croissance des fibres. Des expériences récentes ont révélé que le délai avant la repousse des fibres dépend à la fois de la longueur et de la concentration du peptide. En particulier, (LK)4L est remarquablement efficace, même à des concentrations submicromolaires.

Ce projet repose sur l'hypothèse que les peptides (LK)nL inhibent la croissance des fibres amyloïdes d'insuline en occupant les sites de nucléation ou d'élongation. Pendant la période d'inhibition, les fibres pourraient croître lentement, séquestrant progressivement les peptides libres jusqu'à ce que leur concentration devienne insuffisante pour bloquer l'élongation. Ce modèle est étayé par la proportionnalité observée entre la concentration du peptide et le temps de latence. Étant donné l'efficacité de ce faible nombre d'inhibiteurs peptidiques, cette approche ouvre des perspectives de recherche prometteuses pour prévenir la fibrillation amyloïde de l'insuline ou d'autres protéines.

Ce projet poursuit deux objectifs:
- Comprendre les mécanismes moléculaires d'inhibition par les peptides (LK)nL.
À l'aide de tests de fluorescence ( FRET, anisotropie de fluorescence), de l'imagerie (confocale, AFM) et de la microcalorimétrie, les travaux de doctorat permettront de quantifier la liaison peptide-fibrille, de suivre la diminution du peptide libre pendant la phase d'inhibition et d'identifier les modifications de la morphologie des fibrilles. L'influence du pH et de la force ionique sera également étudiée afin de mieux caractériser les interactions peptide-fibre.

- Concevoir ou identifier de nouveaux peptides capables d'inhiber la fibrillation de l'insuline.
Les informations structurales sur les fibres d'insuline permettent de réaliser des simulations d'interaction peptide-fibre, complétées par des expériences RMN (différence de transfert de saturation STD-RMN) pour cartographier le site de liaison du peptide. Ces données orienteront la conception d'inhibiteurs de plus haute affinité. En parallèle, des banques de peptides, à partir de variants de (LX)4L, seront criblées par un test de fibrillation. La cytotoxicité des peptides candidats sera évaluée par des tests cellulaires afin de garantir leur innocuité.

Ce projet de doctorat s'étend sur trois ans : études biophysiques la première année, analyses structurales la deuxième année, conception de peptides et évaluation de leur cytotoxicité la troisième année. Il bénéficiera de l'expertise d'approches biophysiques moléculaires du LMGP enrichie par des collaborations locales concernant l'AFM, la microcalorimétrie, les simulations d'interaction moléculaire et la RMN. The PhD project is based on past experience of the Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique (LMGP) in the ***** amyloid fibrillation at neutral pH, triggered by temperature and agitation (Ballet et al. 2012; Chouchane et al. 2022; Frachon et al. 2016; Nault, et al. 2013), and on the role of peptides in the nucleation and growth of ***** fibers (Chouchane et al. 2015; Nault, et al. 2013). Objectives of the project
- Understand the molecular mechanisms of amyloid inhibition by (LK)nL peptides.
- Design or identify new peptides capable of preventing amyloid fibrillation.
The objectiveqs will be attained by the following methods/techniques:
- Understand the molecular mechanisms of inhibition by (LK)nL peptides.
Using fluorescence assays, FRET, fluorescence anisotropy, AFM imaging, and SPRi, the PhD work will quantify peptide-fibril binding, monitor the decrease of free peptide during the inhibition phase, and identify changes in fibril morphology. The influence of pH and ionic strength will also be investigated to better characterize peptide-fibril interactions.
- Design or identify new peptides capable of preventing ***** fibrillation.
Structural information on ***** fibrils enables peptide-fibril docking simulations, complemented by Saturation Transfer Difference NMR to map peptide binding. These insights will guide the design of higher-affinity inhibitors. In parallel, peptide libraries-starting from (LX)4L variants-will be screened using a robust fibrillation assay. Cytotoxicity of promising candidates will be evaluated using membrane permeability and mitochondrial activity assays to ensure their suitability for biomedical applications.

L'étudiant(e) devra posséder une formation en biophysique et en biochimie des protéines, ainsi qu'une maîtrise des mesures de fluorescence et de l'analyse des données. Curiosité, intérêt pour la biologie structurale et capacité à collaborer avec d'autres laboratoires seront nécessaires pour acquérir une expérience des techniques biophysiques non utilisées au LMGP.

L'étudiant(e) sera codirigé(e) par Franz Bruckert et Marianne Weidenhaupt, deux biologistes travaillant à l'interface des sciences des matériaux et expérimentés en mesures biophysiques et biochimiques. Des réunions hebdomadaires seront organisées pour accompagner l'avancement de la thèse. L'étudiant(e) intégrera l'équipe NABIOS (Ingénierie des nanomatériaux, des biomolécules et des surfaces) dirigée par Marianne Weidenhaupt. Le.a candidat.e participera aux événements locaux organisés par les fédérations OLIMPICS et FMNT.