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PhD offer - Sorbonne University - Biomineralization and Pigmentation in Sea Urchins H/F

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : jeudi 4 novembre 2021

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Informations générales

Référence : UMR7574-MARALB-002
Lieu de travail : PARIS 05
Date de publication : jeudi 14 octobre 2021
Nom du responsable scientifique : Marie Albéric
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 février 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Description du projet : Bien que les mécanismes de biominéralisation (c'est-à-dire la formation de minéraux par les organismes vivants) des épines d'oursins aient déjà été étudiés [1,2], les phénomènes de pigmentation contrôlant les différentes couleurs des épines sont méconnus. Les diverses couleurs observées dans les épines d'oursins sont dues à une famille de molécules organiques, les polyhydroxylated-naphtoquinones (PHNQ), qui sont produites au sein des cellules dites à sphérules rouges (RSC) [3]. Les PHNQ ont des propriétés anti-bactériennes faisant des RSCs des cellules du système immunitaire des oursins [3]. Nos résultats préliminaires montrent que lors de la fracture des épines d'oursin, les RSC qui participent activement à la cicatrisation des tissus épithéliaux sont proches des nouvelles épines en croissance composées d'un mélange de carbonate de calcium amorphe (ACC) et de calcite. De plus, des vésicules micrométriques contenant les molécules PHNQ semblent voyager des RSC à la surface minérale en croissance dans laquelle elles sont probablement incorporées. Nous avons également observé des variations de couleur au cours de la croissance de l'épine : les épines sont tout d'abord transparentes puis se colorent progressivement en rose clair alors que des nuances allant du violet au vert peuvent être trouvées dans les épines cristallines matures. Cependant, l'origine de la couleur et ses variations sont inconnues.

L'objectif de cette thèse est d'améliorer notre compréhension des mécanismes impliqués dans l'incorporation des PHNQ au sein du minéral en croissance au cours des voies de biominéralisation et de pigmentation chez les oursins. A cet effet, la thèse sera divisée en 2 parties, qui seront étudiées en parallèle.

La première approche sera dédiée à l'étude des mécanismes in-vivo conduisant à l'incorporation des PHNQ au sein des biominéraux. Des oursins vivants Paracentrotus lividus seront hébergés dans les aquariums de la plateforme aquatique de Sorbonne Université. Les vésicules puis les molécules PHNQ seront extraites des RCS selon des protocoles établis [4]. Les vésicules et PHNQ extraits seront caractérisés par (cryo)-MET, spectroscopie UV-visible, RMN à l'état de solution 1H et HPLC/LC-MS. De plus, le pH joue probablement un rôle important dans l'ouverture des vésicules et la libération des PHNQ. Par conséquent, des mesures de pH intra et extra-vésiculaires seront effectuées à l'aide d'un colorant sensible au pH qui sera imagé par microscopie à fluorescence [5,6] et par une procédure histologique développée pour les os au LCMCP. Les microscopies de fluorescence, confocale et cryo(FIB-SEM) permettront de déterminer la relation entre les RSC et la présence de CaCO3.
La deuxième approche in-vitro, se concentrera sur le contrôle de l'ouverture de liposomes sensibles au pH contenant des PHNQ lors de la précipitation de carbonates de calcium. Des liposomes sensibles au pH contenant des PHNQ seront d'abord synthétisés in vitro [7-9]. En faisant varier la composition et la concentration des PHNQ ainsi que la taille des liposomes, l'effet du confinement sur les changements de couleur sera également étudié. L'ouverture des liposomes sera contrôlée en modifiant le pH et enfin la précipitation de CaCO3 sera induite. La possibilité de former un réseau 3D dense de vésicules hybrides peut être envisagée pour guider la structuration du réseau CaCO3. Des mesures de pH, (cryo)-MET, fluorescence et microscopie confocale ainsi que (cryo)-FIB-SEM seront également réalisées sur ces systèmes in vitro.

Contexte de travail

Topic: Biomineralization, Biochemistry, Biology, Pigmentation
Keywords: sea urchin spines, polyhydroxylated naphthoquinones, amorphous CaCO3, pH-sensitive liposomes
Host Institution: Sorbonne University, “Laboratoire Chimie de la Matière Condensée de Paris”, France
Supervisors/Contact: Marie Albéric and Nadine Nassif
Equipe d'accueil: SMiLES
Research webpage: https://lcmcp.upmc.fr/site/biomineralization/
Email: marie.alberic@sorbonne-universite.fr, nadine.nassif@sorbonne-universite.fr
Starting date: January 2022
Funding: ANR JCJC Grant – ColMhyBio

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