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Le projet SOFIANE porte sur la fabrication à large échelle et l'étude fondamentale d'hybrides semiconducteurs/ferroélectriques de van der Waals (vdW). Il a pour objectif final leur mise en œuvre dans des dispositifs neuromorphiques multifonctionnels. Nous combinons les propriétés électroniques uniques des semiconducteurs 2D (gaz d'électrons 2D exposé en surface, transparence électrique, sensibilité interfaciale, photo-réponse) avec la commuabilité des matériaux ferroélectriques monocristallins de haute qualité (oxyde, cristaux vdW). Nous tirons parti de méthodes de croissance en UHV combinées à l'empilement vdW en atmosphère inerte, pour étudier des phénomènes ferroélectriques interfaciaux originaux exacerbés par hybridation vdW. Nous gardons comme objectifs fondamentaux directeurs de découvrir les mécanismes physiques en jeu dans ces systèmes, permettant le contrôle optique et électrique de la polarisation ferroélectrique. Cette compréhension fondamentale des hybrides ferroélectriques de vdW sera exploitée pour émuler des propriétés neuromorphiques et pour développer de nouveaux dispositifs prototypes neuromorphiques à savoir : i) des synapses ferroélectriques, ii) des dispositifs synaptiques optiques, iii) des dispositifs neuromorphiques photo-ferroélectriques.

L'objectif de QWellMagNa est l'étude de nanostructures magnétiques intégrées dans une matrice métallique. L'originalité du projet est double : d'une part il met en oeuvre les propriétés spectroscopiques de puits quantiques (QW) formés entre les agrégats magnétiques et la surface ; d'autre part il repose sur une approche expérimentale ambitieuse utilisant la microscopie en champ proche avec des pointes actives fonctionnalisées. En effet, Les nanoparticules enterrées à quelques nanomètres sous la surface confinent les électrons entre leur interface magnétique et la surface de la matrice formant des QW quasi-ouverts. Ces QW seront détectés par microscopie/spectroscopie à effet tunnel (STM/STS) avec des sondes magnétiques actives planaires. Les propriétés spectroscopiques des QW ainsi formés reflètent la position et la profondeur des nanoparticules mais aussi leur forme et leur état magnétique. L'analyse fine de la variation spatiale à la surface de la densité électronique permettra donc d'extraire ces informations. L'utilisation de sondes planaires originales actives « tip-on-chip » permettra de générer localement les champs magnétiques nécessaires à la fois à la détection magnétique (modulation) et à la manipulation magnétique des nanoparticules. Ces champs seront générés par des impulsions de courant parcourant la pointe STM spécialement conçue à cette fin. Les sondes développées dans le cadre de ce projet seront fabriquées par des procédés standards de lithographie et seront adaptables sur tout équipement de microscopie tunnel, élargissant ainsi le champ d'application du projet QWELLMAGNA. Nous travaillerons également sur le contrôle individuel de l'état d'une nanoparticule dans une assemblée, offrant ainsi des perspectives uniques, tant pour ce qui des effets de couplage magnétique et de dynamique de l'aimantation que pour l'étude des QW formés entre les particules.

La spintronique offre de nombreuses pistes pour le développement de dispositifs électroniques à consommation d'énergie ultra-faible. Dernièrement, un nouveau phénomène appelé Chirality Induced Spin-Selection (CISS) suscite un intérêt considérable de la communauté de la spintronique moléculaire en raison de sa capacité à générer des courants présentant des polarisations de spin très élevées à température ambiante, en injectant des électrons d’une électrode ferromagnétique dans un milieu chiral. Les espèces moléculaires chirales varient cependant de par leur longueur, leur structure, leur activité chiroptique, la force de leur couplage spin-orbite en fonction des éléments lourds qu'elles incorporent dans leur structure. Elles peuvent être diamagnétiques ou présenter un moment de spin non nul, peuvent présenter des contribution orbitalaires au moment magnétique. L'énergie de leurs orbitales moléculaires une fois placées dans des jonctions peut également conduire à des alignements énergétiques très différents par rapport au niveau de Fermi des électrodes, favorisant ainsi des mécanismes de transport de charge différents. À ce jour, une étude rationnelle et complète découplant le rôle de toutes ces variables sur la base d'une série cohérente de composés fait défaut. Pour réaliser de telles études, nous utiliserons la puissance de la chimie de coordination pour concevoir des séries rationnelles de complexes de coordination chiraux isomorphes dans lesquels la chiralité sera définie par la nature des ligands et les autres propriétés physico-chimiques seront dictées par un choix judicieux des ions de métaux de transition centraux. Notre objectif est de préparer des jonctions métal-molécule-métal avec des séries cohérentes de composés afin de comprendre comment une multitude de propriétés moléculaires (activité optique, moments de spin et orbitalaire, couplage spin-orbite, énergie des orbitales moléculaires frontières) affectent l'émergence et l'ampleur de l'effet CISS.

De nombreuses molécules d’intérêts, telles que l'ADN et les protéines, ne présentent aucune absorption dans le domaine visible, mais elles ont une forte absorption et des indices de réfraction élevés dans le domaine UV. L'un des principaux objectifs de la plasmonique dans l'UV est de détecter l'adsorption de ces molécules sur une nanostructure métallique, avec une plus grande sensibilité que celle obtenue dans le domaine du visible. Les études dans la littérature sont encore limitées aux nanoparticules (NPs) isolées et dans le spectre visible. Il est prometteur d'assembler les NP, ce qui aura pour effet de déplacer la résonance plasmonique, de changer leurs modes de vibration et d'améliorer leur sensibilité. Dans ce projet, nous concevrons des métasurfaces actives colloïdales à partir de bâtonnets plasmonique, dans lesquelles la distance entre les NPs pourra être ajustée de façon à moduler la variation temporelle et spectrale de la réponse optique dans l’UV. Ce projet constitue une étape importante vers le développement de capteurs ultrarapides dans l’UV. L'irradiation de NPs plasmoniques avec des impulsions laser ultra-courtes produit une série de phénomènes transitoires, telles qu’une dynamique ultra-rapide des modes plasmons (LSPR) ainsi que des modes acoustiques. Il a été proposé d'utiliser les NPs de métaux nobles comme nanobalances en exploitant le changement de leurs fréquences de mode de vibration suite à l’adsorption de molécules. Dans des travaux préliminaires, nous avons récemment montré que des bâtonnets d'or bimétalliques recouverts d'argent (AuNR@Ag) sont prometteurs pour la détection LSPR ainsi que comme nanobalances dans la région proche de l'UV. Dans le projet CODENAME, les NPs seront assemblées en métasurfaces, dans lesquelles les modes transverses pourraient être sélectivement excités. Nous nous attendons à ce que les métasurfaces soit encore plus sensible que les NPs dispersées en raison du couplage plasmonique et des modes acoustiques collectifs. Les forces de déplétion peuvent induire l'auto-assemblage d'AuNR@Ag en utilisant des micelles de surfactants comme déplétant. L'auto-assemblage induit par déplétion a été utilisé pour séparer des NP plasmoniques de différentes formes, mais très peu pour sa capacité à façonner des matériaux reconfigurables. Les bâtonnets s'empileront côte-à-côte en raison de l'anisotropie de forme, ce qui entraînera un décalage spectral des modes plasmons et des superstructures orientées. Nous contrôlerons la distance entre les NPs in situ en variant l'interaction de déplétion par le biais de la température et de la concentration en surfactant. Un développement méthodologique sera mis en œuvre pour les études in situ (puce microfluidique et lévitation acoustique). Les propriétés des métasurfaces (structure, réponse optique ultrarapide) seront étudiées par différentes techniques, notamment la diffusion synchrotron des rayons X in situ et la spectroscopie optique transitoire. Nous nous attendons à moduler la réponse temporelle et spectrale dans le proche UV en ajustant le couplage plasmonique dans la métasurface. Les pointes des bâtonnets seront plus accessibles que les côtés en raison de l'empilement latéral, ce qui permettra une fonctionnalisation sélective des pointes. En augmentant l'interdistance des NPs in situ, les molécules pourront s'intercaler entre les NPs dans la métasurface et l'on s'attend à une modification notable des modes transverses. En effet, les molécules intercalées agiront comme des nano-ressorts entre les NPs affectant les fréquences des modes collectifs, ce qui permettra une détection plus sensible que celle obtenue avec des NPs isolées. L'objectif ultime est de concevoir des capteurs plasmoniques dans la région spectrale de l'UV, qui pourraient détecter l’environnement de NPs par une double lecture optique, basée sur les décalages de fréquence des vibrations plasmoniques et acoustiques.

En magnétisme, en combinant les interactions interfaciales, telles que le couplage d'échange, l'interaction Dzyaloshinskii-Moriya (DMI) et l'anisotropie magnétique perpendiculaire interfaciale (PMA), divers effets fascinants apparaissent, qui se traduisent par des textures de spin. Dans les films minces métalliques, les textures de spin chirales comme les spirales de spin ou les skyrmions peuvent en effet être stabilisées en présence à la fois de DMI et de PMA. Elles ont fait l'objet d'études intensives, avec un intérêt pour leur petite taille et leur propagation efficace sous l'influence de courants électriques, en tant que bits d'information élémentaires. D'autre part, les propriétés exotiques des matériaux 2D de van der Waals (vdW), y compris le ferromagnétisme de certains d'entre eux, ainsi que la fabrication relativement simple d'hétérostructures atomiquement minces et pourtant étendues latéralement, ont déclenché une petite révolution dans la recherche. Le contrôle atomique de l'épaisseur des couches vdW, leurs propriétés électroniques et de symétrie aux interfaces, la diversité des empilements possibles et l'ingénierie des dispositifs (effets de proximité, contacts pour l'injection de courant, effets de champ électrique...) constituent des paramètres d'ajustement permettant d'induire de nouvelles propriétés à l'échelle nanométrique. De plus, les vdW présentent des interfaces propres et abruptes, plus adaptées à une modélisation réaliste que les systèmes covalents métalliques. Cependant, l'étude des propriétés magnétiques des hétérostructures de van der Waals à l'échelle nanométrique est un domaine de recherche encore inexploré. C'est l'objet du projet NeXT. À cette fin, il rassemble des partenaires possédant une expertise reconnue et complémentaire en matière de croissance/fabrication de matériaux (exfoliation/transfert, épitaxie par jets moléculaires, caractérisation structurale), de mesures magnétiques quantitatives avancées (imageries magnétiques pour les textures, spectroscopie Brillouin pour les ondes de spin et le DMI plus des techniques basées sur le rayonnement synchrotron) et également de théorie pour une modélisation réaliste. Le projet est organisé en quatre briques de travail étroitement liées. Des systèmes vdW sélectionnés (hétérostructures avec un FM de type vdW ou métal de transition, épitaxiées, polycristallines, exfoliées ou en combinaison) seront étudiés de manière comparative. Le projet explorera comment les interfaces dans les hétérostructures de van der Waals peuvent être modifiées pour produire des interactions magnétiques (DMI, PMA, échange) qui permettent des fonctionnalités utiles basées sur des textures chirales, et comprendra par la théorie leurs ingrédients clés. Le consortium souhaite mettre en évidence le rôle du couplage spin-orbite, de la nature électronique des interfaces et des symétries cristallines des matériaux.

L'industrie spatiale est un secteur clé pour le fonctionnement de systèmes industriels, car elle fournit des services de communication, de navigation et d'observation de la Terre. Aujourd'hui, l'industrie spatiale subit une transformation fondamentale, l'accès à l'espace devenant plus facile et moins cher et le coût de développement et de déploiement des systèmes spatiaux diminuant de manière significative. De nouveaux acteurs industriels développent rapidement les futurs systèmes de production spatiale : construction de méga-constellations (des dizaines de milliers) de satellites pour fournir des services globaux tels que l'Internet des objets (IoT), et développement d'installations de fabrication en orbite pour produire de nouveaux produits mécaniques et pharmaceutiques. Ensemble, ces satellites et ces installations de fabrication en orbite constituent la future infrastructure de production spatiale. Aujourd'hui, cette infrastructure spatiale fonctionne dans l'un des environnements les plus difficiles, est soumise à une myriade d'incertitudes et est largement inaccessible pour l'inspection, la maintenance, le ravitaillement, la mise à niveau ou l'élimination en fin de vie. L'industrie spatiale actuelle fonctionne selon un paradigme " à usage unique ", où le seul moyen de récupérer un système spatial défaillant ou de mettre à jour sa capacité existante est de remplacer le système défectueux par un nouveau, par exemple en construisant et en lançant un nouveau satellite de remplacement. Il en résulte une flexibilité extrêmement faible, des coûts élevés et un environnement spatial non durable où les satellites mis au rebut deviennent des débris spatiaux. Pour répondre à ce problème, un paradigme alternatif a récemment émergé, basé sur l'entretien en orbite (OOS), qui consiste à déployer dans l'espace des véhicules d'entretien en orbite (OSV) robotisés qui peuvent fournir des services de maintenance, d'inspection, de réparation, de ravitaillement, de récupération et de mise à niveau à ces satellites, réduisant ainsi de manière significative leur coût d'exploitation, améliorant leur flexibilité face à de nouvelles demandes et leur résilience face aux pannes. L'objectif du projet ReSuSpace est de développer des outils quantitatifs d'aide à la décision basés sur la modélisation mathématique avancée, la recherche opérationnelle, l'ingénierie des systèmes, l'évaluation de la résilience et de la durabilité, et l'intelligence artificielle pour la planification et la gestion optimales du cycle de vie de l'industrie spatiale du futur. En particulier, l'objectif est de développer des méthodes de modélisation et de résolution pour la planification optimale de systèmes robotiques d'entretien en orbite (OOS) afin de : (1) prolonger le cycle de vie des systèmes de production spatiale ( i.e. satellites) en fournissant des services d'extension de la durée de vie tels que la maintenance prédictive, le ravitaillement en carburant, la mise à niveau et l'inspection qui augmentent leur résilience face aux défaillances ; et (2) assurer la durabilité de l'industrie en aidant à l'élimination active des débris, à l'évitement des collisions avec les satellites pour empêcher la création de nouveaux débris, et à la désorbitation en fin de vie des satellites inactifs.

L'objectif principal du projet HERR-MAN est d'améliorer les aspects confort et ergonomie chez l'humain en interaction physique et permanente avec un robot collaboratif pour des tâches de co-manipulation d'objet déformable. Pour cela une interaction physique sûre et acceptable pour l'homme doit être assurée. De plus, une assistance cognitive pour l'humain lors de la tâche collaborative est souvent nécessaire. Pour relever ces défis scientifiques, le projet vise à prendre en compte des critères ergonomiques humains et des modèles d'objets déformables dans les stratégies de contrôle du robot, en considérant la morphologie, les capacités physiques et d'autres informations physiologiques telles que la fatigue. Le projet prévoit également d'accompagner l'humain avec une assistance visuelle par une réalité virtuelle/mixte, renseignant de la situation de collaboration, et de son anticipation. Cela nécessite d'inclure les modèles biomécaniques et dynamiques du système humain-objet-robot en interaction physique et la perception de l'objet deformable, dans les stratégies de génération de mouvement et de commande du robot. Ainsi, ce projet vise une forte collaboration homme-robot intégrant l'ergonomie humaine ainsi qu'une assistance visuelle. Les applications principales sont dans l'industrie du future et dans le domaine médical pour l'assistance et la rééducation.

L’accessibilité de l’ADN dans la chromatine est régulée par les complexes de remodelage de la chromatine ATP dépendants. Chez les mammifères le complexe SWI/SNF comporte en plus des sous-unités cœurs nécessaires au remodelage de la chromatine, des sous-unités auxiliaires qui régulent son activité. Les protéines de la famille BCL7 sont trois sous-unités auxiliaires de mSWI/SNF pour lesquelles la fonction moléculaire est actuellement entièrement inconnue. Par une combinaison d’approches biochimiques, structurales et in cellulo, nous proposons d'élucider leur structure et leur fonction moléculaires. Nous étudierons également les séparations de phase liquide-liquide auxquelles sont soumises ces protéines. Finalement, nous caractériserons le recrutement des protéines BCL7 aux sites de dommage à l'ADN et leur rôle dans la réponse cellulaire à ces dommages

Incapables de se déplacer, les plantes doivent s’adapter pour survivre aux changements brusques et inattendus de leur environnement. Les épisodes de stress chaud qui deviennent de plus en plus fréquents en raison des dérèglements climatiques globaux nécessitent une attention particulière, et il devient indispensable de comprendre ce qui permet aux plantes de résister à de tels stress afin d’identifier les espèces et variétés les plus à même d’y résister. Le stress chaud bloque l’initiation de la traduction en provoquant une pause des ribosomes. Chez la plante modèle Arabidopsis, 25% des ARNm en pause subissent une dégradation. Cette dégradation est médiée par une exoribonucléase qui réside dans des structures cytosoliques appelées P-bodies (PBs). Les reste des ARNm en pause est stocké dans d’autres structures cytosoliques appelées stress granules (SGs), qui se forment à la suite du stress chaud. Un troisième type de structures cytosoliques appelées siRNA-bodies (SBs) contient les acteurs essentiels d’une forme de RNA silencing appelée post-transcriptional gene silencing (PTGS). Les SBs existent dans les conditions standards de culture et sont distincts des PBs. À la suite d’un stress chaud, les SBs s’agrègent pour former des structures plus grosses qui co-localisent partiellement avec les SGs. Alors que les PBs et les SGs ont des fonctions clairement définies pendant un stress chaud (respectivement dégradation des ARN et stockage des ARN), ce qui se passe dans les SBs pendant un stress chaud n’a pas encore été déterminé. Étant donné l’importance du PTGS dans le développement de la plante et ses réponses aux stress, ainsi que dans la défense antivirale, il est essentiel de déterminer dans quelle mesure le PTGS est affecté pendant un stress chaud. Ce projet vise à caractériser les SBs, et à déterminer à la fois l’influence du stress chaud sur l’activité PTGS et la contribution du PTGS à la réponse de la plante au stress chaud et à sa récupération en sortie de stres

En imagerie de fluorescence in vivo, la phototoxicité et le photoblanchiment des protéines fluorescentes (PF) obligent à limiter fortement la dose de lumière d’excitation, au détriment du contraste des images, de la résolution spatio-temporelle et de la durée des expériences. Il est généralement admis que ces deux processus impliquent comme intermédiaires les états excités triplets des PF et de certains photosensibilisateurs endogènes (PS) des familles des porphyrines et des flavines. Les états triplets peuvent en effet interagir avec l’oxygène pour former de l’oxygène singulet et d’autres espèces réactives qui oxydent les fluorophores et les composants cellulaires et provoquent des réponses au stress indésirables. Notre consortium de photochimistes et de microbiologistes propose de développer et valider une nouvelle méthode pour réduire le photoblanchiment des PF et la phototoxicité en imagerie de fluorescence sur des cellules vivantes. Cette méthode exploitera un processus photophysique appelé croisement intersystème inverse (CIS-i) pour dépeupler les états triplets avec de la lumière. Le CIS-i est un mécanisme répandu qui a en particulier été mis en évidence dans certaines porphyrines et flavines ainsi que dans des PF bleues, vertes, jaunes et rouges. Cependant, le CIS-i est resté sous-exploité en imagerie de fluorescence. Dans ce projet, nous l’induirons en co-illuminant les échantillons, pendant leur excitation, à une ou plusieurs longueurs d’onde absorbées par les états triplets des PF et des PS. La conception des schémas d’illumination reposera sur une combinaison d’approches de spectroscopie résolue en temps, de microscopie sous illumination duale et de modélisation photophysique. Nous commencerons par mesurer les spectres d’absorption, les rendements et les durées de vie de triplet des PS et de PF de toutes les couleurs depuis le bleu jusqu’à l’infrarouge par spectroscopie d’absorption transitoire micro-milliseconde. Les rendements de CIS-i seront également déterminés grâce à des expériences originales de spectroscopie femtoseconde à 3 impulsions. Nous exploiterons les spectres de triplet pour étudier in vitro puis in vivo l’effet du CIS-i induit à une longueur d’onde appropriée sur le photoblanchiment des PF et la phototoxicité des PS, dans une large gamme d’intensités lumineuses. La phototoxicité sera quantifiée par la production d’oxygène singulet, détecté par sa luminescence proche infrarouge, ainsi que par des indicateurs physiologiques tels que la vitesse de croissance de colonies bactériennes. Nous construirons ensuite des modèles photophysiques intégrant l’ensemble des données spectroscopiques et rendant compte de l’effet du CIS-i sur le photoblanchiment des PF et la phototoxicité des PS ainsi que de sa dépendance par rapport aux intensités lumineuses. Ces modèles nous serviront à optimiser la co-illumination pour des échantillons contenant une ou plusieurs PS et/ou couleurs de PF. La nouvelle méthode d’imagerie à faible phototoxicité et faible photoblanchiment sera enfin validée dans le contexte de l’étude de la fidélité de réplication de l’ADN chez E. coli par vidéo-microscopie de fluorescence plein champ à une et plusieurs couleurs. Notre projet devrait avoir un impact majeur dans le domaine de l’imagerie de fluorescence. La nouvelle méthode est en effet simple techniquement, potentiellement compatible avec un grand nombre de PF et d’échantillons biologiques, et efficace d’après nos résultats préliminaires. En autorisant l’utilisation de doses de lumière d’excitation plus élevées, elle devrait conduire à des gains importants en contraste, en résolution spatio-temporelle et en durée d’expérience et donner ainsi accès à une variété de nouvelles informations biologiques. En réduisant la phototoxicité endogène, particulièrement importante dans le bleu, elle pourrait en outre conduire à une réhabilitation des PF bleues et cyans, ce qui représenterait une avancée très importante pour l’imagerie multi-couleur.

La recombinaison homologue (RH) est un mécanisme majeur de réparation des cassures double-brin (CDB) de l'ADN, conservé chez tous les organismes. Chez les eucaryotes, la RH dépend de la formation de filaments nucléoprotéiques de la recombinase Rad51 sur un ADN simple brin. Ces filaments permettent de scanner le génome à la recherche d’un ADN homologue qui est utilisé comme matrice pour la synthèse réparatrice. L'objectif du projet SafeHR est de définir les mécanismes à l’origine de la régulation de la formation, de la stabilité et de la dissociation des filaments Rad51 qui empêchent des événements de recombinaison toxiques non programmés de se produire. Ces mécanismes sont liés à l'action de régulateurs négatifs et positifs qui influent sur la dynamique des filaments Rad51. Récemment, le Partenaire 1 a montré que le facteur majeur de formation des filaments Rad51, Rad52, reste associé aux filaments et inhibe leur démantèlement par l’ADN hélicase Srs2. Les complexes constitués des protéines paralogues de Rad51, Rad55-Rad57 et SHU, sont également impliqués dans cette inhibition. Grâce à une approche multidisciplinaire de génétique, de biologie moléculaire, de biochimie, de structure des protéines et de microscopie et en utilisant la levure comme organisme modèle, notre consortium prévoit de définir la structure et la dynamique de l’association de ces protéines avec les filaments Rad51, afin de déterminer les mécanismes de régulation et la cause de leur toxicité potentielle. Notre consortium comprend quatre équipes qui travaillent dans les domaines de la réparation de l'ADN et de la RH en utilisant des approches complémentaires. Grâce aux approches structurales (modélisation, RMN, cristallographie et cryo-EM) et à la génétique, les partenaires 1 et 2 ont initié la caractérisation de l'assemblage de Rad52, Rad55-Rad57 et SHU au sein des filaments Rad51. Ces études seront poursuivies en collaboration avec le partenaire 4 par des approches de biologie structurales intégratives. Cette stratégie nous permet dès à présent de concevoir des mutations qui affectent des interactions spécifiques et d'évaluer précisément le rôle de chacune de ces interactions. Ceci constituera une avancée considérable par rapport aux études précédentes qui ont utilisé des approches de délétion complète de gènes. Associées à la construction d’une protéine de fusion Rad51-GFP par les Partenaires 2 et 3, qui pour la première fois permet l’étude par microscopie de filaments Rad51 fonctionnels in vivo, ces mutations nous permettront de déterminer le rôle de Rad52 et des différents paralogues de Rad51 dans la RH induite par les CDBs ou par des cassures simple brin d’ADN (CSB). Cette stratégie permettra également de comprendre les mécanismes d'inhibition de l'hélicase Srs2 par les effecteurs positifs des filaments Rad51. Enfin, le Partenaire 1 a développé un système cellulaire permettant d'induire de manière synchrone la formation de filaments Rad51 toxiques, qui sera utilisé pour étudier en profondeur les causes et les conséquences de leur formation. Le projet est organisé en quatre axes de travail (WP): WP1 vise à déterminer la structure de l'interaction Rad52-Rad51 et son rôle dans la formation et la stabilisation du filament Rad51. Les outils de microscopie nouvellement développés par le Partenaire 3 et les mutants de séparation de fonction identifiés par les Partenaires 1 et 2 seront utilisés pour évaluer quantitativement l'impact de Rad52 sur la nucléation et la stabilité des filaments Rad51. WP2 consiste à poursuivre la détermination de la structure des complexes Rad55-Rad57 et SHU en association avec le filament Rad51 et à comprendre l'implication de ces complexes dans la réparation des DSBs ou des CSBs. WP3 consiste en la détermination des mécanismes d'inhibition de Srs2 par Rad52 et les paralogues de Rad51. WP4 établira la base moléculaire des filaments toxiques Rad51 en utilisant le système génétique construit par le partenaire 1.

Le virus respiratoire syncytial humain (VRS) est le principal agent responsable de la bronchiolite chez les jeunes enfants, et un pathogène respiratoire majeur des personnes âgées et immunodéprimées. Malgré l'impact de ces infections en santé humaine, aucun vaccin ni traitement efficace n'est actuellement disponible contre ce virus. La réplication et la transcription du génome du VRS ont lieu dans des usines virales (UVs) cytoplasmiques où se concentrent les protéines virales et cellulaires impliquées dans ces activités. Le génome viral encapsidé par la nucléoprotéine N, forme une nucléocapside (NC) hélicoïdale qui sert de matrice à la polymérase L, associée à son cofacteur la phosphoprotéine virale P, et au facteur d'élongation M2-1. Ensemble, les NCs hélicoïdales, P, L et M2-1 forment la ribonucleoprotéine (RNP) responsable de la synthèse d’ARN viraux. Si les structures de ces protéines et les interactions protéine-protéine impliquées dans le fonctionnement de la polymérase sont caractérisées, l’architecture moléculaire des RNPs au sein des UVs et les différents états structuraux des NCs qui sous-tendent les diverses activités de la polymérase restent inconnus. Ici, nous proposons d’élucider l'organisation moléculaire des UVs du VRS et les différents états fonctionnels des NCs, par l’étude parallèle des NCs dans les UVs et les pseudo-UVs en cellules, purifiées, ou reconstituées in vitro. Cet objectif est complexe en raison de la composition hétérogène, flexibilité et environnement des UVs, ainsi que de la flexibilité conformationnelle des NCs. Pour l’atteindre, nous utiliserons une approche multi-échelle qui repose sur des techniques complémentaires telles que l'imagerie cellulaire, la cryo-CLEM, cryo-FIB/SEM, cryo-ET, cryo-EM, le FAPS et la caractérisation biochimique et biophysique. Les résultats attendus contribueront à une meilleure compréhension de la régulation de la synthèse des ARNs du VRS et à la conception rationnelle des nouveaux antiviraux.

L'hétérodimère Ku70-Ku80 (KU) est un facteur central de la voie de réparation NHEJ (Non-homologous end joining). KU reconnaît les extrémités de l'ADN générées lors de cassures double-brin (CDB). Il maintient à proximité les deux extrémités d'ADN de la CDB et recrute les enzymes de la voie NHEJ dont l'ADN ligase. KU a également un rôle central dans d'autres voies de stabilité du génome comme le redémarrage de fourches de réplication bloquées et le maintien des télomères. Les 3 partenaires du consortium RubicKU ont initié des collaborations pour comprendre les base moléculaires et cellulaires des rôles multiples de Ku en utilisant deux organismes modèles complémentaires, les levures S. pombe et S. cerevisae. P1 et P2 ont ainsi montré que Ku se lie à l'hybride ADN:ARN au niveau de la fourche de réplication bloquée et régule le redémarrage de la fourche. P1 et P3 ont caractérisé les rôles protecteurs de Ku aux extrémités des télomères. Dans ce projet, nous caractériserons au niveau atomique les interactions de KU avec les substrats ADN, ARN et ADN:ARN. Nous caractériserons par des analyses structurales et des cribles génétiques des mutants de KU déficients spécifiquement pour la liaison d'un de ces substrats (WP1). Nous déterminerons des complexes multiprotéiques de la voie NHEJ de levure et les comparerons aux assemblages humains (récemment déterminés par P1) (WP2). Nous caractériserons le mécanisme moléculaire de KU au niveau des fourches de réplication et montrerons comment sa liaison aux hybrides ADN:ARN régule la dégradation des brins naissants et ajuste finement la stabilité des fourches (WP3). Nous caractériserons l'interaction inexplorée de Ku avec les hybrides ADN:ARN constitutifs générés par la synthèse d'hybride ADN:ARN aux extrémités des télomères pendant les dernières étapes de la réplication des télomères (WP4). Ce projet bénéficiera d'une forte synergie entre les approches en biologie structurale, biochimie et génétique maitrisées par les 3 partenaires.

Nous proposons d'établir la détection résidu-spécifique par RMN de l’alpha-synucléine (aSyn) dans des organoïdes cérébraux, et d'en illustrer les premières applications. L’aSyn est retrouvée agrégée chez les patients atteints de la maladie de Parkinson. Nous ne comprenons pas précisément les événements conduisant à cette agrégation corrélée à des défauts neuronaux. Une profusion d'informations existe sur l’aSyn et ses partenaires à haute résolution sur des protéines purifiées, et à plus basse résolution dans des cellules/animaux, donnant un aperçu précieux mais encore insuffisant de leurs structures (patho)physiologiques et de leurs rôles en conditions saines et pathologiques. La «RMN in-cell» peut relier les spectroscopies/microscopies standards, en fournissant des informations résidu-spécifique sur les structures, dynamiques et interactions des protéines dans les cellules. Nous l‘étendrons à un modèle avancé du cerveau humain, i.e. les organoïdes cérébraux. La "RMN dans les organoïdes" sera non destructive et permettra de mieux cerner les événements moléculaires précoces des maladies amyloïdes. Nous i) produirons des organoïdes génétiquement manipulées pour permettre l'expression inductible de l’aSyn, ii) induirons la production d’aSyn en présence d’acides aminés 13C/15N, iii) détecterons la 13C/15N-aSyn dans ces organoïdes grâce à un filtre RMN 13C/15N. Cela permettra un suivi RMN longitudinal de la structure et des interactions de l’aSyn dans des conditions variables (ici : stress oxydatif ou suppression des chaperons), en parallèle avec l’analyse 3D par microscopie de fluorescence à feuillets de lumière. Le consortium a déjà établi de tels schémas expérimentaux, avec des cellules adhérentes pour la RMN in-cell, ou en exprimant des mutants de Tau en organoïdes cérébraux. En combinant les compétences, nous pourrons réaliser des études intégratives, de l’atome au micron, et révéler des informations inédites sur l’aSyn face au vieillissement des cellules.

Dans les cellules de mammifères, les cassures double-brin de l'ADN sont principalement réparées par la voie jonction d’extrémités non-homologues (NHEJ). La voie NHEJ est rapide et s’adapte pour réparer tout type de structures terminales de l’ADN. Une structure flexible s’assemble pour former la plateforme synaptique, qui maintient les deux extrémités pendant le processus de réparation. La plateforme étant dynamique, il est difficile d'aborder la manière dont elle évolue dans l'espace et dans le temps tout en assurant la protection, la retouche et la ligature. Des vues de son architecture ont été obtenues par cryo-microscopie électronique suggérant sa dynamique organisationnelle. Par ailleurs, nous avons utilisé la résonance magnétique nucléaire pour caractériser la dynamique des régions désordonnées des protéines XLF et XRCC4 de la plateforme avec une résolution atomique. Nous avons découvert que XLF et XRCC4 forment, avec l'ADN Ligase 4, un réseau d'interactions faibles et spécifiques qui conduisent à une séparation de phase liquide-liquide in vitro (condensats XXL). Dans ce projet, nous émettons l'hypothèse que la voie NHEJ pourrait être régulée dans l'espace et le temps par les condensats XXL. Pour tester cette hypothèse, le projet XXL mettra en œuvre une approche multi-échelle et multidisciplinaire qui intégrera une analyse d'ensemble des condensats XXL ; une analyse du comportement des molécules uniques à l'intérieur des condensats et pendant l'interaction avec des composants externes ; une analyse des interactions des composants du condensat avec des facteurs externes à une résolution atomique ; et une analyse fonctionnelle. Les résultats obtenus in vitro seront corrélés à ceux de l'analyse des condensats XXL aux sites de dommages à l'ADN dans les noyaux. De nouvelles perspectives sur la régulation de la voie NHEJ seront révélées, avec des implications pour la biologie du cancer, l'immunologie, la neurobiologie et les technologies d'édition du génome.

Le but de ce projet est de comprendre comment les cellules des vertébrés gèrent le fait que réplication et transcription partagent le même substrat, notamment en déterminant comment la transcription interfère avec le programme d’initiation de la réplication et vice versa. En cas de stress réplicatif, les interférences transcription-réplication (TRI) sont exacerbées et perturbent l'achèvement de la réplication de deux types majeurs de sites fragiles ; (i) les sites localisés dans des domaines de réplication précoce (ERFS), présentant des origines fortes de réplication et une densité élevée de petits gènes très transcrits. Ces caractéristiques favorisent la formation de boucles R, susceptibles d'entraver la progression du réplisome, (ii) les sites situés dans des régions de réplication très tardive (CFS), nichés dans de très longs gènes modestement exprimés et pauvres en origines. Une explication consensuelle est que le passage de la transcription chasse le complexe de pré-réplication, un intermédiaire nécessaire à la construction des origines. Le cœur de notre projet consiste à identifier les déterminants cis et trans qui spécifient les origines et leurs relations avec les promoteurs des gènes fragiles. En étudiant une origine modèle, nous avons montré que les séquences susceptibles de former des G-quadruplex (PQS) contribuent à la spécification en cis des origines et, plus récemment, qu'un dimère de PQS (deux PQS sur le même brin) constitue une origine minimale efficace. De tels dimères sont associées à un tiers des sites fort d'initiation dans le génome des vertébrés, montrant leur importance dans le programme de réplication. Le but de notre projet est (i) d’utiliser des lignées modifiées pour analyser comment l’origine minimale et la transcription interfèrent, globalement et dans les ERFS et les CFS, (ii) d'explorer le protéome autour de cette origine, traversées ou non par la transcription, en contexte neutre et dans les ERFS et les CFS.

La réplication est initiée de manière bidirectionnelle dans tous les organismes vivants, bien que certaines réplications se poursuivent de manière unidirectionnelle. Cela soulève implicitement la question de savoir pourquoi la réplication doit être initiée de manière bidirectionnelle. L'initiation bidirectionnelle de la réplication (BRI) dépend du chargement de deux hélicases de réplication dans des orientations opposées sur une origine de réplication, sur lesquelles deux machines de réplication seront assemblées. Chez les bactéries, il a été proposé que le chargement des hélicases réplicatives dépende absolument d'une co-hélicase. Cependant, des données du consortium 4Ds montrent que l'hélicase réplicative de Vibrio cholerae peut se charger à l'origine de réplication des deux chromosomes de la bactérie en l'absence de sa co-hélicase, DciA, un représentant de la co-hélicase ancestrale des bactéries. Nous avons également montré qu'en absence de DciA, la réplication est initiée de manière unidirectionnelle et spécifiquement sur le côté gauche de l'origine de réplication du chromosome 1, provoquant une cascade d'événements pathologiques qui conduisent finalement à la dégradation complète du chromosome 1. Ces observations suggèrent que DciA est indispensable pour une initiation bidirectionnelle de la réplication. 4Ds est organisé en deux tâches principales. La tâche 1 vise à décrire et à comprendre les conséquences de l'initiation unidirectionnelle de la réplication sur le programme de réplication en disséquant pas à pas le chaos généré par l'absence de DciA depuis l'initiation de la réplication sur le bras gauche du chromosome 1 jusqu'à la dégradation complète du chromosome. L'objectif de la tâche 2 est de déterminer comment et avec quels facteurs les co-hélicases réplicatives assurent l'initiation bidirectionnelle de la réplication dans les bactéries. 4Ds regroupera 4 partenaires qui combineront leur expertise en génétique moléculaire, évolution et génomique ainsi que sur des expériences sur molécule unique pour répondre à l’ensemble de ces questions.

Dans la bactérie, ségrégation et réplication sont concomitantes. Cependant, les séquences nouvellement répliquées interagissent physiquement pendant une courte période avant leur ségrégation. C’est probablement est dû à la formation de précaténanes, qui sont résolus par une topoisomérase de type II, TopoIV. La période de persistance des précaténanes (3P) n'est pas constante le long des chromosomes. Des travaux antérieurs ont suggéré que la réduction de la 3P près de l'origine de réplication du chromosome d'E. coli entraînait une ségrégation inefficace. Par analogie avec les cohésines eucaryotes, nous proposons que la 3P est impliquée dans la ségrégation tout au long des chromosomes, dans leur repliement spatial et dans la réparation par recombinaison. Nous soupçonnons que la 3P sert aussi à protéger les fourches de réplication contre les stress générés par les machines de ségrégation de l'ADN. Les équipes de C3Poho utiliseront une méthode NGS qui permet de mesurer la fréquence relative de contacts entre les chromatides sœurs, Hi-SC2, pour étudier l’impact de mutations dans de facteurs soupçonnés de modifier la 3P et une approche TnSeq pour trouver de nouveaux candidats. Cela permettra entre autres de sélectionner des mutations et des combinaisons de mutations conduisant à des modifications intéressantes de la 3P pour étudier ses rôles dans la ségrégation des chromosomes, la protection des fourches de réplication, le repliement spatial des chromosomes et la réparation par recombinaison par microscopie à fluorescence dans des chambres de microfluidiques, cytométrie en flux, les approches d’analyse NGS de la fréquence de marqueurs et de HiC, et le développement d’une nouvelle méthode NGS pour mesurer la fréquence de recombinaison induite par un dommage à l'ADN au niveau d'une fourche de réplication à chaque position du génome. Les études seront réalisées dans 3 modèles bactériens avec différents arrangements génomiques, E. coli, V. cholerae et P. aeruginosa.

L'objectif du projet SelectVir est de caractériser les mécanismes utilisés par les virus bactériens (phages) pour encapsider sélectivement leur ADN dans des procapsides virales préformées. Nous étudierons aussi les mécanismes par lesquels des erreurs dans ce processus conduisent à l'encapsidation de l'ADN bactérien (transduction). La protéine TerS du phage SPP1 reconnaît spécifiquement une séquence pac pour initier l'encapsidation unidirectionnelle de l’ADN phagique dans les procapsides virales. Des mutations de TerS (TerS*) conduisent à un phénotype d’hyper-transduction montrant que les phages peuvent évoluer rapidement pour devenir des agents de transfert de gènes horizontaux très efficaces. Ceux-ci diffusent, par exemple des facteurs de résistance aux antibiotiques ou de pathogénicité ainsi que d'autres caractéristiques génétiques au sein des communautés bactériennes. Dans ce projet de recherche, nous étudierons les séquences nucléotidiques auxquelles se lient SPP1 TerS et de TerS* in vivo. Ces interactions protéine-ADN seront aussi caractérisées in vitro en utilisant des protéines purifiées et leurs séquences cible. Des études biochimiques et structurales des complexes nucléoprotéiques assemblés sur les séquences pac viseront à comprendre les événements moléculaires nécessaires pour initier l'encapsidation de l’ADN. La réplication du génome du phage SPP1 a lieu dans un compartiment d'ADN viral au sein du cytoplasme bactérien où sont aussi localisées les procapsides virales. Nous ferons appel aux techniques de microscopie à fluorescence et électronique pour étudier la formation des complexes d’encapsidation d'ADN lors de l'infection par des phages sauvages et des mutants TerS * afin de corréler leur position par rapport aux ADNs phagiques et bactériens. Ce travail vise à établir les mécanismes moléculaires et cellulaires conduisant à l'encapsidation sélective de l'ADN phagique et à la transduction par les phages de l'information génétique de l'hôte.

La recombinaison homologue (RH) est un mécanisme largement conservé qui joue un rôle central dans la stabilité du génome, la fertilité et la diversité génétique. Dans les cellules à cycle mitotique, la RH répare fidèlement l’ADN endommagé en utilisant la séquence d’ADN de la chromatide sœur. Une RH défectueuse conduit à une instabilité génétique ou à la mort cellulaire. Dans les cellules méiotiques, la RH débute par la formation de cassures double-brin programmées. Elle favorise la recombinaison entre les chromosomes parentaux afin de générer des crossing-overs (CO), importants pour la ségrégation correcte des chromosomes homologues. Des défaillances ou erreurs pendant la RH méiotique sont associées à une infertilité ou à des maladies aneuploïdiques telles que le syndrome de Down chez l'homme. La RH méiotique peut être définie comme une "spécialisation" de la RH, car ses principales étapes ressemblent à celles de la RH mitotique, mais elle nécessite des protéines additionnelles, spécifiques de la méiose. Au cours de la dernière décennie, plusieurs de ces protéines ont été identifiées : MEIOB, SPATA22, HSF2BP/MEILB2 et BRME1. L'objectif de ce projet est de tirer parti de l'expertise complémentaire des trois équipes partenaires, en combinant des approches in vivo (modèle de souris), ex vivo (cultures d'organes), biochimiques, biophysiques et de biologie structurale pour décrire les événements qui contrôlent les premières étapes de la RH méiotique. Ainsi, nous déchiffrerons les rôles de MEIOB, SPATA22, HSF2BP/MEILB2 et BRME1 en étudiant leurs interactions, leur recrutement séquentiel et leurs fonctions en collaboration avec les facteurs canoniques de la RH tels que RPA, RAD51 et BRCA2 et la recombinase DMC1 spécifique de la méiose. Nous explorerons également comment un défaut dans la fonction de ces protéines affecte la RH méiotique ainsi que l'intégrité du génome et/ou la fertilité. Notre projet est organisé en 4 tâches. La tâche 1 visera à étudier l'interaction de SPATA22 avec HSF2BP-BRME1. Nous identifierons les interfaces entre ces protéines in vitro (P3) et observerons l'impact de cette interaction sur la structure du filament RPA-MEIOB-SPATA22-ssDNA par microscopie électronique à transmission (TEM) (P2). Nous caractériserons un mutant de souris Spata22 dépourvu du site d'interaction prédit pour HSF2BP (P1&P3). Dans la tâche 2, nous analyserons in vitro comment les protéines de liaison à l'ADN RPA, MEIOB, SPATA22, la protéine médiatrice BRCA2 et les recombinases RAD51 et DMC1 collaborent lors de l'assemblage du filament présynaptique (P2 & P3). Ensuite, nous questionnerons le rôle de HSF2BP et BRME1 dans la régulation de cet assemblage in vitro (P2 & P3). La tâche 3 portera sur l'impact des complexes MEIOB-SPATA22 et HSF2BP-BRME1 sur les produits de recombinaison. Nous utiliserons des approches de microscopie électronique pour tester leur rôle sur la formation, l'architecture et la stabilisation de la D-loop in vitro (P2&P3). P1&P2 développerons une nouvelle approche permettant de visualiser les intermédiaires de recombinaison (immunoprécipitation d'intermédiaires de recombinaison dans des testicules en cultures). Enfin dans la tâche 4, nous suivrons in vivo par immunomarquage la localisation des protéines impliquées dans l'assemblage du filament synaptique afin de déterminer si les complexes proposés par nos approches in vitro sont en accord avec leur localisation in vivo (P1). Notre projet est opportun et innovant car il propose d'utiliser des techniques de pointe, mais aussi de développer de nouveaux outils, afin de comprendre le rôle de nouvelles protéines spécifiques de la méiose dans la formation du filament recombinogène, la capture de la séquence homologue et la stabilisation de la D-loop. Il aura un impact sur la santé publique en contribuant à prédire les défauts de fertilité et, plus généralement, à identifier les mutations génétiques impliquées dans l'instabilité du génome et les maladies héréditaires.

Parmi les nombreuses modifications de l’ARN chez les mammifères, la queuosine (Q) représente une exception compte tenu de son origine bactérienne. La modification Q de l'ARNt consiste en une structure centrale de 7-déazaguanine liée de manière covalente à une chaîne latérale amino-méthyle et une fraction cyclopentanediol. La nucléobase correspondante est nommée queuine (q), un micronutriment principalement fourni par la flore gastro-intestinal. Les cellules eucaryotes sont incapables de synthétiser q, ainsi l’apport de ce précurseur de Q dépend exclusivement de l’alimentation et du microbiote intestinal. Il est directement incorporé dans des ARNt spécifiques via une réaction catalysée par une tRNA-guanine transglycosylase. La queuosinylation se produit à la position G36 de l’anticodon d'ARNt cytoplasmiques et mitochondriaux (Q-ARNt) et est par la suite encore modifiée par l’ajout d’un sucre dans les ARNt tyr et asp. Cette position modifiée joue un rôle crucial dans la stabilité des ARNt et dans leur capacité à être utilisés par le ribosome. Ainsi, l'hypomodification des Q-ARNt coïncide avec la progression de maladies prolifératives et certaines données suggèrent l’implication de Q dans la différenciation cellulaire, le vieillissement et la neuroprotection. Nos données préliminaires indiquent que le niveau de Q et ses précurseurs influence l'homéostasie de l'épithélium intestinal via son intégration dans les ARNt et leur utilisation par le ribosome. Nous proposons de (1) caractériser comment q/Q et leurs précurseurs affectent le métabolisme des ARNt, (2) étudier leur impact sur le contrôle traductionnel, (3) analyser leur effet sur la physiopathologie intestinale. Au moyen de technologies de pointe, d’analogues synthétiques et de modèles biologiques, ce projet nous éclairera sur les mécanismes moléculaires par lesquels des métabolites du microbiote façonnent l'homéostasie intestinale en régulant la disponibilité des ARNt, un acteur clef de la synthèse protéique.

Les cassures double brin de l'ADN (CDB) représentent une menace pour l’intégrité du génome. Les mécanismes de réparation des CDB sont étroitement régulés au cours du cycle cellulaire. En interphase, les CDB sont réparées par jonction d'extrémités non homologues et recombinaison homologue (RH). Cependant, ces voies sont complètement inhibées en mitose. Le sort des CDB mitotiques est resté totalement inconnu jusqu'à ce que nous découvrions que la polymérase thêta (Pol?) répare les CDB en mitose. Contrairement à d'autres protéines de réparation, Pol? est activée par phosphorylation en mitose, ce qui permet son recrutement via TopBP1 aux CDB et la réparation de l’ADN. Par ce mécanisme, Pol? maintient l'intégrité du génome. Cependant, les évènements moléculaires responsables de la réparation mitotique par le complexe Pol?-TopBP1 ne sont pas connus. La composition et le mode d'action de ce complexe restent à décrire. Notre hypothèse de travail est que plusieurs voies moléculaires coexistent en mitose afin d’assurer la stabilité du génome et que TopBP1 régule l’activité de ces différentes voies de réparation. Nous émettons en outre l'hypothèse que, dans la voie impliquant Pol?, des interactions phospho-dépendantes entre Pol? et ses protéines partenaires, telles que TopBP1, jouent un rôle central dans la réparation des CDB. Notre objectif est d'étudier en profondeur la réparation des CDB en mitose afin d'identifier de nouveaux mécanismes de maintien de la stabilité du génome. Notre projet s'appuie sur des équipes aux compétences complémentaires en biologie structurale, biochimie et biologie tumorale, afin de combiner des approches d’(opto)génétique, de spectrométrie de masse, de RMN, de cristallographie et de microscopies in vitro et en cellule.

Les ARN de transfert (ARNt) sont les ARN les plus abondants et les plus conservés, jouant un rôle crucial dans la traduction des protéines. Leur biogenèse implique plusieurs étapes de maturation et de modification, y compris l'épissage des introns pour certains d’entre eux. De plus, les ARNt hypomodifiés ou immatures peuvent être coupés en plus petits ARN (tsARN) qui ont des fonctions biologiques variées. L'épissage des introns est réalisé par le complexe TSEN composé des sous-unités TSEN15, TSEN2, TSEN34 et TSEN54. Le syndrome de Galloway-Mowat (GAMOS) est une maladie autosomique récessive rare qui associe un syndrome néphrotique cortico-résistant (SNCR), une microcéphalie et des anomalies cérébrales. L’atteinte rénale est due à des altérations du podocyte, cellule cruciale dans la filtration du plasma. Des mutations ont été identifiées dans le GAMOS dans 11 gènes codant des protéines exprimées de manière ubiquitaire et avec des fonctions diverses. Etonnement, la majorité de ces gènes codent des protéines impliquées dans le métabolisme des ARNt, tel que le complexe KEOPS responsable de la synthèse de la modification t6A des ARNt décodant les codons ANN, dont l’initiateur tRNAMet. L'identification de mutations dans ces gènes soulève la question fascinante des voies moléculaires communes qui pourraient être impliquées dans le développement et le fonctionnement du rein et du cerveau, en accord avec les données de la littérature montrant que les podocytes et les neurones, deux cellules post-mitotiques hautement différenciées et polarisées, partagent un grand nombre de caractéristiques. De façon intéressante, nous avons récemment identifié chez un patient présentant un GAMOS, deux nouveaux variants dans le gène TSEN54. L’un de ces variants est intronique et conduit de manière inattendue à un SNCR isolé lorsqu'il est bi-allélique. Il se trouve qu des mutations récessives ont été identifiées dans tous les gènes du complexe TSEN, dont TSEN54, chez des patients atteints d'hypoplasie pontocérébelleuse, un trouble neurologique rare mais sans atteinte rénale. Ces données renforcent le consensus émergent selon lequel les modifications des ARNt contribuent à la pathogenèse du GAMOS. Notre projet collaboratif tRNAmodGAMOS vise à étudier l'étendue du dysfonctionnement du métabolisme des ARNt dans le GAMOS dû à des mutations dans les gènes OSGEP et TSEN54, et dans le SNCR dû au variant intronique de TSEN54. Pour cela, notre projet intègre l’expertise scientifique et technique de trois partenaires en combinant des modèles cellulaires et des outils de recherche pertinents (modèles 2D et 3D dérivés de cellules souches pluripotentes induites, Ribo-seq, transcriptomique/protéomique) afin d'atteindre les objectifs suivants : i) explorer le rôle du variant intronique TSEN54, au niveau de l'ARNm et de la protéine, dans le dysfonctionnement des podocytes et des progéniteurs neuraux/neurones, ii) caractériser les défauts des ARNt en évaluant leur épissage, leurs profils d'expression et de modifications, et évaluer les niveaux des tsARN, iii) évaluer les défauts de traduction pour s’il s’agit d’une altération globale ou spécifique de la traduction, et iv) caractériser les processus cellulaires altérés dans nos modèles GAMOS et SRNS dérivés des iPSC. Ce projet contribuera à identifier de nouveaux mécanismes pathogènes des ARN qui pourraient être spécifiques du GAMOS, du SNCR ou communs à d'autres maladies neurologiques et glomérulaires. Ce projet pourrait également mettre en lumière des rôles inattendus des ARNt et de leurs dérivés, spécifiques à un type cellulaire, et permettre de mieux comprendre le processus de la traduction en général.

La liaison des facteurs de transcription (TFs) sur les éléments cis-régulateurs (CREs) est une étape majeure de la régulation de l’expression des gènes. Le génome des mammifères est empaqueté en nucléosomes, qui inhibent la liaison des TFs sur l’ADN. Les remodeleurs sont recrutés au niveau des CREs pour ouvrir la chromatine et faciliter la liaison des TFs, selon un mécanisme mal caractérisé. Les partenaires 1, 2 et 5 ont récemment identifié une nouvelle classe de particules subnucléosomales associées à 50-80 bp d’ADN, localisées au niveau des promoteurs, enhancers et sites CTCF. Nous avons démontré que BRG1, la sous-unité catalytique du remodeleur SWI/SNF, est requise pour générer ces particules aux enhancers des cellules souches embryonnaires (ES). Nous avons montré que ces subnucléosomes 50-80 bp interagissent in vivo avec le facteur OCT4, qui contrôle le phénotype des cellules ES. Cette interaction est indépendante de la présence d’un motif de liaison à l’ADN pour OCT4 dans la particule, suggérant une interaction entre OCT4 et un nouveau domaine formé par les histones, accessible uniquement sur le subnucléosome. Cette interaction permet une extension d’un facteur 10 de l’intervalle génomique occupé par OCT4 au niveau de son site consensus sur l’ADN nu. Ces résultats identifient un nouveau mécanisme utilisé par OCT4, et potentiellement d’autres TFs, pour augmenter leur niveau d’interaction avec les CREs. Dans le projet CRE-subnucleosome2, nous analyserons la nature et la fonction de ces particules subnucléosomales, et nous définirons la base structurale de l’interaction entre OCT4 et le subnucléosome. Nous purifierons les particules subnucléosomales 50-80 bp présentes à chaque catégorie de CREs, et nous les caractériserons par Cryo-EM, protéomique, études d’interactions in vitro et modélisation informatique. Nous identifierons les TFs qui interagissent avec ces particules, ainsi que les remodeleurs qui génèrent ces subnucléosomes à chaque catégorie de CREs.

Les cassures double-brin (CDBs) de l’ADN sont une menace pour l’intégrité du génome, et peuvent donner lieu à des mutations ou des réarrangements chromosomiques. Toutefois, pendant la méiose, les cellules forment délibérément des centaines de cassures dans leur génome, qui doivent être réparées de manière fidèle, par recombinaison homologue, de manière finement régulée. La compréhension de la méiose est très importante pour détecter et traiter des maladies telles que l’infertilité et l’aneuploïdie, et aussi pour améliorer par génétique les espèces cultivées. De plus, certains gènes de recombinaison méiotiques sont réactivés dans les cellules cancéreuses, où ils peuvent produire de l’instabilité du génome. Environ 200 CDBs sont formées par cellule, qui doivent trouver leur séquence identique dans le noyau pour être réparées. Les cellules méiotiques utilisent deux recombinases, Rad51 et Dmc1, au lieu d’une seule (Rad51) dans les cellules somatiques. Rad51 et Dmc1 forment des filaments sur les extrémités des CDBs, et coopèrent pour rechercher l’homologie dans le noyau. Notre projet a pour but de déterminer leur contribution respective : en effet, comment les filaments bougent dans le noyau pour trouver leur séquence homologue, qu’apporte Dmc1 dans ce processus, comment et si les recombinases interagissent entre elles, et comment elles s’arrangent sur l’ADN simple brin n'est pas clair. Un obstacle majeur jusqu’à présent a été l’impossibilité d’étiqueter de manière fonctionnelle ces protéines. Nos laboratoires ont récemment généré des versions fonctionnelles étiquetées de Rad51 et Dmc1, ce qui nous permettra de les filmer dans des cellules vivantes, de déterminer finement leur localisation aux CDBs, et d’établir leur interactome pendant la réparation des CDBs. Ce projet hautement pluridisciplinaire combinera microscopie avancée, génomique, protéomique et biologie computationnelle pour répondre à une question au cœur de la stabilité du génome et de sa transmission.

La famille Atg8/LC3/GABARAP de protéines de type ubiquitine est un acteur principal de la voie de la macroautophagie, un processus de résistance au stress qui maintient l'homéostasie cellulaire en favorisant la dégradation des composants cytoplasmiques et des organelles dans les lysosomes. Les protéines Atg8 sont adressées à des vésicules à double membrane appelées autophagosomes (AP), participant à l'initiation, à la reconnaissance/séquestration des cargos et à la fermeture de la vésicule. En outre, les Atg8s fonctionnent également dans des voies non liées à l'autophagie, soit conjuguées à des vésicules à membrane unique (CASM), soit indépendamment de l'ancrage membranaire. Cependant, les mécanismes moléculaires et les régulations qui sous-tendent les rôles multiples des Atg8s ne sont pas bien compris. Le consortium Janus fédère des partenaires travaillant sur l'Autophagie, la Protéostase et le Stress, et des expertises complémentaires en biologie cellulaire, génétique, protéomique et analyses de big data. Le projet Janus explore les deux faces des fonctions de LC3/GABARAP dans la cellule et vise à caractériser les mécanismes moléculaires permettant une "fonctionnalité spatio-temporelle" dans les processus liés et non liés à l'autophagie. Janus décrira et quantifiera la variabilité et la versatilité des fonctions LC3/GABARAP. Il tire parti de C. elegans pour l'étude in vivo de plusieurs processus d'autophagie, mais aussi des processus CASM et des fonctions développementales. Ce petit animal aux multiples tissus mais avec seulement deux protéines LC3/GABARAP (six chez l'homme) favorisera l'exploration de leurs rôles spécifiques et l'élaboration d'un modèle fonctionnel pour le répertoire LC3/GABARAP. La nouveauté et l'ambition de Janus est d'obtenir une vue détaillée et complète des fonctions des protéines Atg8s et de mieux comprendre comment elles participent à la détection du stress et à l'homéostasie par le biais de processus liés ou non à l'autophagie.

Nous avons identifié une importante voie de régulation de la prolifération cellulaire et la croissance des plantes, dont l'acteur majeur est TCTP (TRANSLATIONALLY CONTROLLED TUMOR PROTEIN). La traduction contrôlée de TCTP restreint son accumulation aux cellules en division, et sa suraccumulation conduit à une croissance accélérée. Nous avons montré que TCTP interagit avec CSN4 pour contrôler le cycle cellulaire, via la modulation de complexes d’ubiquitination. Le projet TCTPATH vise à étudier comment la traduction et l'accumulation de TCTP sont régulées, comment TCTP/CSN4 contrôle la progression du cycle cellulaire et la croissance, et dans quelle mesure la voie TCTP/CSN4 est conservée entre les plantes et les animaux en utilisant Arabidopsis et la drosophile comme modèles. Pour atteindre nos objectifs, dans un premier axe nous visons à identifier et caractériser fonctionnellement les facteurs impliqués dans la régulation de la traduction de TCTP afin de restreindre son accumulation aux cellules à forte division. Nous avons mis en place un crible génétique chez Arabidopsis qui a permis d'identifier deux lignées mutantes (stad1 et stad2) dans lesquelles TCTP s'accumule dans tous les tissues. Récemment, nous avons identifié des mutations dans deux gènes candidats susceptibles d'être associées à ce phénotype. L'exploration des données bibliographiques indique que les deux gènes agissent probablement dans la même voie. Dans une première tâche 1.1, nous confirmerons que les gènes mutés identifiés sont associés à l'accumulation observée de la protéine TCTP dans tous les tissus. Nous réaliserons ensuite des études fonctionnelles pour valider le rôle des gènes candidats identifiés dans la régulation de l'accumulation de la protéine TCTP. Des expériences de complémentation fonctionnelle et des analyses de lignées mutantes déficientes pour les gènes identifiés seront réalisées (Tâche 1.2). Dans le WP2 nous explorerons comment le module TCTP/CSN4 contrôle la prolifération cellulaire. Nous identifierons les cibles TCTP/CSN4 en utilisant une approche gènes-candidats en analysant les régulateurs du cycle cellulaire connus pour être contrôlés par la protéolyse dépendante de l'ubiquitine (Task 2.1). Dans une deuxième tâche 2.2, nous utiliserons des approches sans à priori de protéomique et de transcriptomique pour identifier les réseaux de protéines et de gènes agissant en aval de TCTP/CSN4. Ce travail permettra de décrypter les mécanismes moléculaires et biochimiques par lesquels la voie TCTP/CSN4 contrôle la prolifération cellulaire et la croissance qui demeurent inconnus aussi bien chez les plantes que chez les animaux. Dans le troisième axe de ce travail (WP3), nous explorerons le niveau de conservation fonctionnelle de la voie TCTP entre plantes et animaux. Nous explorerons dans la tâche 3.1 chez la drosophile la conservation fonctionnelle des facteurs identifiés chez Arabidopsis qui régulent la traduction et l'accumulation de TCTP (WP1), et des gènes candidats conservés sélectionnés, en aval du TCTP/CSN4 (WP2). En parallèle, nous explorerons le rôle de TCTP/CSN4 dans le contrôle de la prolifération chez la drosophile en utilisant une approche basée sur l'analyse de régulateurs connus chez les animaux (tâche 3.2). Collectivement, ces expériences permettront de découvrir les rôles conservés et spécifiques de TCTP/CSN4 entre animaux et plantes, et de déterminer si les plantes et les animaux ont développé des mécanismes alternatifs dans la voie TCTP/CSN4 qui offrent un avantage évolutif. Ce projet combinant un modèle végétal et un modèle animal fournira des connaissances originales à valoriser via des publications de fort impact, et aura un impact au-delà de la recherche sur Arabidopsis et la drosophile, car TCTP est une cible dans la recherche sur le cancer chez l’homme, et sa surexpression conduit à une croissance améliorée de la plante.

Dans le projet ARCHANE, nous proposons d'utiliser des organismes modèles d'archées comme châssis pour étudier les propriétés biochimiques des protéines de signature eucaryotes trouvées chez les archées et leur impact sur la physiologie cellulaire. L'objectif de ce projet est de reconstruire expérimentalement la complexification cellulaire conduisant à l'émergence de l'ancêtre archéen Asgard des eucaryotes par introduction successive, dans des archées cultivables et génétiquement modifiables, de protéines fonctionnelles de signature eucaryote provenant du superphylum TACK (Thaumarchaeota–Aigarchaeota–Crenarchaeota–Korarchaeota) et Asgardarchaeota, une tâche ambitieuse jamais tentée auparavant. Ce programme devrait éclairer la voie de l'eucaryogenèse à partir d'une archée ancestrale vers la complexité cellulaire accrue des Eucaryotes.

Le complexe protéique associé à la dystrophine (DAPC) est un acteur majeur de l’interface cellule – matrice extra cellulaire (ECM) comme le révèle son implication dans un grand nombre de maladies génétiques. Néanmoins, les fonctions cellulaires et moléculaires du DAPC sont encore mal comprises en raison du manque de modèles combinant des analyses pointues de biologie cellulaire et de génétique. Les trois partenaires de ce projet ont identifié de nouvelles localisations subcellulaires du DAPC dans les cellules épithéliales musculaires d’organismes modèles différents : C. elegans, drosophile et souris. Ces localisations définissent dans une même cellule des sous-domaines corticaux. Le projet vise à élucider l’organisation et la dynamique du DAPC et de caractériser ses nouvelles fonctions en lien avec des compartiments cellulaires spécifiques.

La fibrose intestinale est une complication fréquente des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI) sans traitement spécifique. Dans les pathologies extra-intestinales, les antagonistes du récepteur minéralocorticoïde (RM) inhibent la fibrose et nous avons montré que l’antagonisme pharmacologique du RM pouvait également inhiber la fibrose intestinale expérimentale via NGAL. L’objectif de notre projet est de rechercher les mécanismes cellulaires impliquées et en particulier le rôle du RM au niveau des macrophages dans la fibrose intestinale ainsi que la possible implication éventuelle du microbiote intestinal dans ses effets. Pour cela, nous utiliserons une approche translationnelle associant culture primaire de macrophages et de myofibroblastes murins, macrophages de patients MICI et modèles de colite chronique chez des souris avec invalidation génétique. L’antagonisme du RM sera étudiée par une approche génétique chez des souris invalidées pour le RM au niveau des macrophages ou par un antagoniste du RM dans les macrophages intestinaux de patients MICI. L’implication de NGAL sera évaluée par l’administration d’un inhibiteur développé et breveté par un des partenaires du consortium sur des macrophages de patients MICI. La fibrose et la composition du microbiote intestinal seront analysées. Ce projet permettra d’identifier des facteurs influençant la fibrose intestinale et pourrait permettre de repositionner pour les patients MICI des antagonistes du RM déjà disponibles. Notre consortium se compose de 4 partenaires avec des expertises complémentaires sur les MICI, le RM et le microbiote intestinal.

L’accélération de la fréquence cardiaque induite par les catécholamines sur l’activité pace-maker du nœud sino-atrial (NSA) constitue la réponse « fight-or-flight » (FFR), par suite d’une augmentation de l’activité physique ou à une situation de stress. La capacité du NSA à générer la FFR décline avec le vieillissement et peut dégénérer en bradycardie nécessitant l’implantation d’un pacemaker électronique. L’activité pace-maker du NSA est générée par une interaction fonctionnelle entre l’activité des canaux ioniques et de la dynamique du calcium intracellulaire générée par les récepteurs à la ryanodine (RyR2). Au cours de la FFR, les catecholamines se lient aux récepteurs beta-adrénergiques activant la voie de signalisation de l’AMPc et de la protéine kinase A (PKA), ce qui aboutit à la phosphorylation des canaux ioniques et des protéines régulant l’homéostasie du calcium intracellulaire. Toutefois, les approches visant à supprimer la FFR du NSA par la manipulation des canaux ou des RyR2 ont échouées jusqu’à présent. Par conséquent, dans « l’état de l’art » de ce domaine de recherche nous ne savons pas quel(s) canal-aux génèrent la FFR. Ceci ralentit le développement d’outils pharmacologiques pour réduire la nécessité d’implantation des pacemakers dans la population âgée. Mis à part les canaux activés par l’hyperpolarisation f-(HCN4), les cellules pacemaker du NSA différent des myocytes du myocarde de travail quant à l’expression des canaux calciques voltage-dépendants. En effets, tandis que le myocarde exprime seulement les canaux de type L-Cav1.2, le NSA exprime aussi les canaux L-Cav1.3. Récemment, les partenaires du consortium ont obtenu des résultats importants qui montrent que le ciblage joint des canaux activés par l’hyperpolarisation HCN4 et les canaux calciques de type L- Cav1.3 empêche la FFR du NSA, suggérant que les RyR2 opèrent en aval de Cav1.3 dans la génération de la FFR. Dans ce programme de recherche, nous utiliserons une collection unique de souris et lapins génétiquement modifiés dans lesquelles la contribution de Cav1.3 (souris), RyR2 (souris et lapin), ainsi que des canaux HCN4 (souris) à la FFR a été altérée. Notre consortium poursuivra les objectifs suivants: (i) Identifier les rôles spécifiques des canaux Cav1.3 et HCN4 dans la génération de la FFR du NSA. (ii) Comprendre le rôle de la régulation de Cav1.3 par la PKA au cours de la FFR. (iii) Comprendre le rôle de la phosphorylation par la PKA de RyR2 dans la FFR du NSA. (iv). Comprendre le rôle de Cav1.3 dans la régulation de RyR2 par la voie AMPc/PKA au cours de la FFR du NSA. (v). Transférer nos résultats sur le rôle de Cav1.3 et HCN4 dans un mammifère de moyenne taille en utilisant des lapins transgéniques modèles de bradycardie et mort subite. La FFR du NSA de ces souris sera explorée in vivo et in vitro à l’aide de l’ECG télémétrique, la cartographie optique du NSA, l’électrophysiologie des cellules isolées du NSA et l’imagerie du calcium. Ce projet permettra de clarifier les étapes critiques de la signalisation beta-adrénergique du NSA mettant en jeu les canaux ioniques et les RyR2 dans la génération de la FFR.

La présence de défauts qualitatifs/quantitatifs d’érythropoïèse est une caractéristique de nombreux troubles hématologiques dont les ß-thalassémies, l'anémie dysérythropoïétique congénitale (ADC) et l'anémie de Blackfan-Diamond (ABD). L’ABD est un syndrome rare d'insuffisance médullaire congénitale présentant un phénotype érythroïde spécifique. Dans au moins 70 % des cas, l’ABD est associé à une mutation germinale haplo-insuffisante d'un gène de protéine ribosomique (RP), entraînant une altération de la biogenèse des ribosomes. Le fait que des mutations dans 20 protéines ribosomiques (PRs) entraînent une anémie et une insuffisance médullaire, avec un impact beaucoup plus minime sur d'autres tissus, met en évidence la nature critique de la traduction protéique au cours de l'érythropoïèse. Cependant, à ce jour, le lien entre l'augmentation de la traduction protéique au cours de la différenciation érythroïde et l'environnement métabolique des progéniteurs hématopoïétiques n'a pas été identifié. Nous avons notamment déterminé que la captation d'arginine médiée par SLC7A1/CAT1 et son catabolisme en polyamine spermidine contrôlent la différenciation érythroïde en régulant la traduction des protéines par l'intermédiaire du facteur de traduction eucaryote 5A (eIF5A). eIF5A régule l'élongation et la terminaison de la traduction et son activité est dépendante d’une modification post-traductionnelle, appelée hypusination. Cette modification post-traductionnelle, qui résulte de la conjugaison de la partie amino-butyle de la spermidine à la lysine, est nécessaire à l'activité d'eIF5A. Alors qu'il a été récemment démontré que l'hypusination de l'eIF5A régule la croissance des cellules cancéreuses, ainsi que des cellules immunes, nos données sont les premières à identifier un rôle pour l'hypusination d'eIF5A au cours de la différenciation érythroïde. En outre, nos analyses protéomiques quantitatives ont identifié la traduction mitochondriale comme une cible d’eIF5A. Nos données mettent donc en évidence une voie de régulation dans laquelle le métabolisme de l'arginine contrôle l'hypusination d’eIF5A et la fonction mitochondriale, dirigeant ainsi la différenciation érythroïde. Nous émettons l'hypothèse que l'axe arginine-polyamine-hypusine régule un « crosstalk » entre eIF5A et les petites et grandes protéines ribosomales, modulant à la fois l'érythropoïèse physiologique et la différenciation érythroïde pathologique qui caractérise l’ABD. Les objectifs du projet proposé ici sont d'élucider l'impact de l'utilisation des carbones de l’arginine en fonction de la différenciation érythroïde, d’obtenir des données génomiques fonctionnelles qui renseignent sur les mécanismes par lesquels l'axe arginine-polyamine-hypusine contrôle la différenciation érythroïde des progéniteurs sains et ABD, et d'évaluer le potentiel d’agents qui augmentent la phosphorylation mitochondriale et la synthèse protéique pour stimuler la différenciation érythroïde par le biais des réseaux RP-eIF5A. Ce projet pourrait donc conduire à de nouvelles stratégies thérapeutiques pour les patients atteints d’ABD.

Les ROS (espèces réactives oxygénées) fonctionnent comme des intermédiaires pour la signalisation cellulaire chez des organismes allant des bactéries à l'homme. Ils régulent de nombreuses voies de signalisation, impliquées entre autres dans le stress et le vieillissement. Des membres du consortium ont récemment montré qu'un récepteur de type flavoprotéine, le Cryptochrome, protéine photoréceptrice sensible à la lumière bleue, synthétise les ROS en réponse à un stimulus lumineux ou à l'application d'un champ magnétique. Le but de ce projet est donc d’élucider le mécanisme sous-jacent de la biosynthèse des ROS par le cryptochrome, en utilisant des outils biophysiques et des approches de modélisation, puis en évaluant l’effet du cryptochrome sur les voies de signalisation des ROS dans des systèmes modèles comprenant la Drosophile et des cellules mammifères. Ce projet ouvre la possibilité de contrôler la signalisation des ROS, importante d'un point de vue médical et économique, par l'application de lum!ère ou d'un champ magnétique.

Le vieillissement est l'un des principaux défis de santé publique. En ayant un impact sur la fonction des cellules souches hématopoïétiques (CSH), le vieillissement est fortement associé à un risque accru de développer des cancers et de nombreux autres troubles, tels que les maladies cardiaques, par le biais d'un déclin de l'immunité adaptative et de l’inflammation. Des altérations épigénétiques ont été observées dans les CSH âgées. L'altération de l'hétérochromatine dans les CSH s'accompagne d'une surexpression des éléments transposables (TE) et d'une augmentation de l'inflammation. Les TE peuvent modifier le transcriptome. Ils peuvent également être reconnus comme des parasites endogènes et induire une inflammation stérile. L'inflammation peut à son tour induire des altérations de l'hétérochromatine et de l'expression des TE et aggraver le phénotype des CSH dans un cercle vicieux. Nous émettons ici l'hypothèse que les altérations de l'hétérochromatine et des TE jouent un rôle central dans les altérations fonctionnelles des CSH et dans la production / fonction des cellules myéloïdes avec l’âge. Grâce à l'association de trois partenaires ayant des expertises complémentaires en épigénétique, biologie de la transcription, TEs et différenciation myélomonocytaire, nous explorerons si : 1/ les altérations de l'hétérochromatine et la dé-répression des TE sont des événements communs à l'âge et aux stress. 2/ la dé-répression des TE, via des altérations du transcriptome, est le moteur des changements fonctionnels des CSH et de leur capacité à produire des monocytes avec l'âge. 3/ les TE sont impliqués dans les propriétés inflammatoires des CSH et des monocytes âgés. 4/ ces voies peuvent être manipulées par reprogrammation pour rajeunir la fonction des CSH. Ce projet devrait permettre d'identifier des moyens de restaurer la fonction des CSH en manipulant l'hétérochromatine et l'expression des TE, contribuant ainsi à un vieillissement en meilleure santé.

Les myocytes cardiaques possèdent une membrane de surface et un réseau dense de tubules transverses (TT), qui sont des invaginations de la membrane de surface qui pénètrent à l'intérieur de la cellule. De nombreuses protéines membranaires sont localisées à la fois dans la membrane de surface et dans la membrane des TT : c’est le cas notamment des récepteurs ß-adrénergiques (ß-AR). Notre but est d'explorer la fonction des ß-AR dans ces deux compartiments membranaires. Pour cela, nous synthétiserons des ligands ß-AR constitués de molécules de polyéthylèneglycol (PEG) greffées à divers agonistes ou antagonistes des sous-types de ß-AR (ß1-AR, ß2-AR). Nous avons vérifié au préalable que ces ligands PEGylés ne peuvent accéder aux TT, du fait de leur encombrement stérique. Nous allons ensuite comparer sur une même cellule l'effet d'un agoniste libre A et d'un agoniste PEGylé A, ou de la combinaison d’un agoniste libre A et d’un antagoniste PEGylé B, ou vice-versa, afin de distinguer le rôle des ß-AR selon qu'ils sont localisés dans la membrane de surface ou dans la membrane des TT. Les expériences seront réalisées sur des myocytes ventriculaires de rats adultes. Du fait de récents travaux suggérant des différences en fonction du sexe des voies de signalisation ß-AR/AMPc, les expériences seront réalisées à la fois sur des animaux mâles et femelles pour comparaison.

Le contrôle local du débit sanguin cérébral (DSC) et du métabolisme par l'activité neuronale est essentiel au fonctionnement du cerveau. Ces couplages neurovasculaire et neurométabolique (CNV/CNM) assurent l'homéostasie cérébrale du glucose et entraînent une montée transitoire du lactate extracellulaire. En conditions physiologiques, l'utilisation du lactate par les neurones, qui peut être produit par les astrocytes ou apporté par le sang après un exercice physique, favorise les CNV/CNM, l'apprentissage et la mémoire. Cependant, l'excès de lactate peut être délétère puisque son utilisation par les neurones est responsable d'activités épileptiformes qui sont associées à une diminution du DSC. Nous avons récemment montré que le lactate consommé par les neurones corticaux augmente leur activité via une fermeture de canaux potassiques sensibles à l'ATP. Nos données préliminaires ont également révélé que les cellules pyramidales, des acteurs pivots des CNV/CNM, provoquent une vasodilatation ou une vasoconstriction lorsqu'elles déchargent à des fréquences modérées ou élevées, respectivement. Ces observations suggèrent qu'une activité neuronale modérée augmenterait le DSC et l'apport de lactate, tandis que des niveaux élevés de lactate et/ou une activité neuronale intense exerceraient un contrôle négatif du DSC de manière à restreindre l'apport de métabolites énergétiques et à atténuer l'hyperactivité du réseau cortical. Ainsi, sur la base de nos travaux préliminaires et des connaissances actuelles, nous émettons l'hypothèse que le lactate peut moduler le CNV en fonction de l'activité neuronale et du contexte métabolique : à des niveaux d'activité modérée, le lactate promouvrait la vasodilatation, l'apprentissage et la mémoire, mais à des niveaux élevés, il favoriserait la vasoconstriction pour exercer un rétrocontrôle sur l'approvisionnement énergétique et l'activité du réseau. Pour explorer cette hypothèse, notre projet vise à : 1) Étudier les mécanismes moléculaires qui sous-tendent la régulation du CNV par le lactate 2) Déterminer l'effet du lactate systémique sur le rétrocontrôle du CNV 3) Évaluer la contribution du lactate astrocytaire local à la régulation du CNV 4) Étudier l'impact d'une augmentation du lactate systémique et/ou cérébral sur l'apprentissage et la mémoire. En examinant la contribution relative des neurones, des astrocytes et des vaisseaux sanguins à l'apport énergétique et en combinant des approches ex vivo et in vivo, MetaTuNe fournira une vision globale de la régulation métabolique du DSC dépendant de l'activité neuronale et contribuera ainsi à déchiffrer précisément l'impact fonctionnel des CNV/CNM sur l'apprentissage et la mémoire. En utilisant des approches complémentaires ex vivo et in vivo combinant de l'imagerie multimodale avec des manipulations optogénétiques polychromatiques et pharmacologiques ainsi que des tests comportementaux, nous pensons que ce projet permettra de mieux comprendre la coordination des CNV/CNM et son importance dans l'apprentissage et la mémoire. De plus, les CNV/CNM étant la base physiologique de l'imagerie fonctionnelle, MetaTuNe contribuera également à une meilleure interprétation des signaux d'imagerie cérébrale. Ce projet pourrait également conduire à l'identification de biomarqueurs diagnostiques et à définir des protocoles thérapeutiques personnalisés. A long terme, MetaTuNe pourrait ainsi favoriser l'ajustement du mode de vie (e.g. activité physique) adapté à des troubles neurologiques tels que l'épilepsie, la maladie d'Alzheimer ou la migraine, dans lesquels les altérations neuro-glio-vasculaires et métaboliques se chevauchent, et contribuer ainsi à une médecine personnalisée.

La transplantation est le meilleur traitement de l'insuffisance rénale terminale. Le conditionnement du donneur est crucial pour éviter la reprise retardée de fonction du greffon (RRF), qui survient dans 30% des cas et est associée à la perte du greffon. Un tiers des donneurs en état de mort cérébrale présente un arrêt cardiaque récupéré (ACR), entrainant une première ischémie rénale avant prélèvement. Même si l'ischémie est délétère, les études n'ont pas trouvé d'association entre l'ACR du donneur et la RRF. Notre hypothèse est que l'intervalle de temps entre l'ACR (1ère ischémie) et le prélèvement du greffon (2ème ischémie) pourrait influencer la fonction du greffon. Grâce au registre CRISTAL, nous avons montré qu'un délai entre prélèvement et greffe inférieur à 3 jours est en effet associé à un risque plus élevé de RRF après ACR. Plusieurs études suggèrent que les cellules prolifératives sont plus sensibles à la déplétion énergétique. Puisqu'une ischémie induit la prolifération des cellules épithéliales rénales, le prélèvement du greffon pendant la phase proliférative de l'épithélium tubulaire consécutive à l'ACR pourrait favoriser la RRF. PRIOR testera cette hypothèse chez l'homme, la souris et le porc. Dans les biopsies humaines, la prolifération et la mort cellulaire seront quantifiées au moment de la greffe et corrélées à la fonction du greffon. Chez la souris, la corrélation entre la prolifération et la RRF sera directement évaluée à l'aide d'un clamp vasculaire conçu pour induire des ischémies multiples et de la manipulation pharmacologique du cycle cellulaire. Enfin, chez le porc, nous testerons non seulement l'hypothèse de la prolifération mais nous identifierons aussi de nouvelles voies candidates grâce au séquençage de l'ARN. La combinaison des données humaines avec deux modèles animaux complémentaires a le potentiel d'améliorer la qualité des greffes en définissant un intervalle de temps optimal pour le prélèvement après un ACR.

La fonction cardiaque est contrôlée de manière opposée par deux nucléotides cycliques (CNs), l’AMPc et le GMPc, en raison des effets contraires induits par la phosphorylation par la PKA et la PKG des protéines clés du couplage excitation-contraction. Les phosphodiestérases (PDEs) sont des enzymes cruciales car non seulement elles dégradent ces CNs mais les confinent dans des compartiments subcellulaires spécifiques. La production d'AMPc lors de l'activation des récepteurs bêta-adrénergiques (ß-AR) permet au cœur d'accroitre sa fonction lors d’un stress, alors que le GMPc produit lors d’une élévation de monoxyde d’azote (NO) ou des peptides natriurétiques (NPs) la diminue. L'insuffisance cardiaque (IC), cette incapacité du cœur à répondre aux besoins hémodynamiques, en s’aggravant amène au décès des patients dont une proportion importante meurt d'arythmies. Dans ce cadre, l'élévation chronique des catécholamines est délétère car elle participe à la progression de la maladie associée à un profond remaniement de la signalisation ß-AR, à la diminution de l'activité des PDEs et la dé-compartimentation des CNs. En revanche, le NO et les NPs exercent des effets favorables empêchant ce remodelage pathologique. Notre projet vise à tester si l'augmentation de l'activité des PDEs dans le cœur pourrait limiter la progression de l'hypertrophie et des arythmies associées. Pour cela, nous comparerons les effets bénéfiques d’une thérapie génique par injection d’AAV-9 codant pour les PDEs dans des modèles murins d'IC à ceux de traitements actuels. La surexpression des PDEs dans des cardiomyocytes obtenus de cœurs humains et dérivés de cellules souches humaines pluripotentes induites permettra d'évaluer le potentiel translationnel de notre concept innovant. Ainsi nous mettrons en lumière le rôle des PDEs pour contrôler les voies de signalisation dans des conditions physiologiques et pathologiques et identifierons ces enzymes comme cibles thérapeutiques potentielles pour traiter l'IC.

Le syndrome de défaillance multiviscérale post-traumatique est une complication grave du traumatisme sévère qui atteint souvent la fonction rénale et entraîne une insuffisance rénale aigue (IRA). Bien que la transfusion soit la pierre angulaire du traitement du traumatisme sévère, son emploi est associé à un risque accru d’IRA. Les globules rouges (GR) stockés présentent une altération de l’homéostasie du monoxide d’azote (NO) qui diminuerait la biodisponibilité du NO après transfusion entraînant une baisse de la perfusion tissulaire. De plus, la transfusion de GR stockés est associée à un relargage d’hémoglobine libre (Hb), produit de dégradation du GR, qui favorise l’apparition d’une IRA. Bien que les mécanismes liant l’Hb à l’IRA soient incomplètement compris, ils incluent une majoration du stress oxydant rénal et des effets rénaux pro-inflammatoires. Des études complémentaires sont donc nécessaires pour mieux appréhender les mécanismes sous-jacents de la toxicité des GR stockés et de l’Hb. En utilisant des modèles expérimentaux de traumatisme sévère (choc hémorragique/rhabdomyolyse), des modèles in vitro de cellules tubulaires rénales exposées aux GR stockés et à l’Hb et des études observationnelles sur la fonction des GR et le rôle de l’Hb chez les patients traumatisés, le projet HEMAKI propose une approche translationnelle de la cellule au lit du patient qui vise à 1/ mieux comprendre les rôles spécifiques des GR stockés et de l’Hb dans l’IRA post-traumatique, 2/ évaluer si leur action interagit synergiquement avec les agressions habituellement rencontrées dans le traumatisme sévère (hémorragie, rhabdomyolyse), 3/ proposer des thérapeutiques qui ciblent les effets secondaires de la transfusion liés aux GR stockés et à l’Hb. La transfusion étant la base de la réanimation des patients traumatisés, la recherche translationnelle visant à corriger les effets microcirculatoires rénaux des GR stockés et de l’Hb pourrait avoir un impact majeur en pratique clinique.

L'épidémie mondiale d'obésité est toujours en cours et ne cesse de croitre. Face à cette pandémie, peu de solutions thérapeutiques sont proposées notamment du fait de notre faible connaissance des mécanismes biologiques sous-jacents. Les macrophages sont des cellules immunitaires qui résident dans tous les organes, y compris ceux impliqués dans la régulation du métabolisme général, comme le pancréas, le tissu adipeux et le foie. Notre objectif est de mieux comprendre la biologie des macrophages résidents du foie, qui ont été identifiés comme les principaux moteurs des maladies hépatiques associées au métabolisme, comme la stéatose non alcoolique ou le syndrome du foie gras (plus connue par son acronyme anglais NASH). En combinant une approche fondamentale basée sur des modèles murins originaux avec des échantillons humains provenant de patients souffrant de tels troubles, nous visons à identifier les voies clés dans les macrophages du foie impliqués dans les troubles hépatiques associés à l'obésité. Nous identifierons les cibles qui peuvent être utilisées dans le développement de nouvelles thérapies pour faire face à ce défi sanitaire mondial.

Les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) constituent un enjeu de santé majeur vu leur incidence et leur impact en termes financier et de bien-être des patients. Les traitements existants sont non curatifs. Développer de nouvelles approches thérapeutiques reste essentiel pour ces maladies multifactorielles. Un facteur important lié à la maladie est l'augmentation des activités protéasiques de l'hôte et du microbiote et la diminution de leurs inhibiteurs. D’ailleurs, les protéases microbiennes induisent une inflammation chez les rongeurs alors que les antiprotéases microbiennes sont protectrices dans ce contexte. Nous avons mesuré l'activité des familles de protéases chez 100 patients ce qui les stratifie en 4 groupes, permettant d’envisager le développement d'une approche personnalisée inhibant les activités protéases. RestorPro établira la preuve de concept d'une voie thérapeutique originale rétablissant l'équilibre protéolytique grâce à notre banque unique d’antiprotéases du microbiote. Dans RestorPro, nous : 1. stratifierons 650 patients selon leurs activités protéasiques, validerons ces nouveaux biomarqueurs et concevrons des combinaisons d'antiprotéases adaptées ; 2. testerons l'efficacité de combinaisons d’antiprotéases en système Gut-on-Chip ; 3. déterminerons les modes d'action des antiprotéases ex-vivo et in-vivo. RestorPro apportera de nouvelles connaissances sur les fonctions protéasiques, les modes d'action et la variabilité interindividuelle des interactions hôte-microbiote dans le contexte des MICI et les preuves nécessaires pour s’engager dans le développement de nouveaux outils de diagnostiques et thérapeutiques chez l’homme. Pour atteindre ces 2 buts, des experts français et luxembourgeois unissent leurs compétences sur les activités protéase/antiprotéase dans les MICI, l'identification de biomarqueurs et les modèles Gut-on-Chip, organoïdes et murins pour mieux comprendre les interactions entre l'hôte et son microbiome.

Les leucémies aiguës myéloïdes (LAM) peuvent survenir suite à des néoplasmes myéloprolifératifs (NMP). Elles sont caractérisées par des anomalies de l'axe p53 dans la moitié des cas. La majorité des mutations de p53 correspondent à des mutations faux-sens, avec des effets gain de fonctions bien décrits dans les cancers solides mais actuellement débattus dans le domaine des LAM. Nous avons développé des modèles murins de LAM post-NMP porteurs de mutation motrice des NMP (JAK2V617F) associée à la perte ou à des mutations de p53 et avons observé des caractéristiques spécifiques associées aux mutants, en particulier une diminution de la survie due à une apparition plus précoce des LAM. Nous avons également montré, dans un autre travail, en utilisant des cellules primaires de patients et des modèles murins, que l’inflammation était importante dans la sélection des clones mutés p53 et la progression leucémique des NMP. L'objectif du projet est de déterminer les nouvelles fonctions associées aux mutants et comment elles peuvent conduire à la progression leucémique, ainsi que le rôle de l’inflammation dans cette progression. Nous utiliserons d'abord plusieurs techniques -omiques pour identifier de nouvelles voies et de nouveaux partenaires spécifiquement associés aux mutants. Ces analyses seront réalisées dans le compartiment des progéniteurs érythro-mégacaryocytaires (E/MK) car les cellules leucémiques s’amplifient au sein de ce compartiment. Les nouvelles voies, partenaires ou cibles identifiés seront validés ensuite par des études fonctionnelles in vitro et in vivo grâce à différents modèles déjà établis par l’équipe (lignées cellulaires, échantillons primaires humains, souris transgéniques, xénogreffes dérivées de patients). Nous déterminerons aussi comment les mutants de p53 peuvent être sélectionnés et conduire au développement de LAM dans un contexte NMP, sous l'effet de deux stimuli inflammatoires différents : le poly(I:C) qui mime la voie de l'IFN de type 1, et l'âge. En plus du phénotype des souris, nous étudierons l’instabilité génétique induite par l’inflammation ainsi que le transcriptome des progéniteurs E/MK dans les différents modèles. Notre étude permettra de comprendre les mécanismes physiopathologiques liés aux mutants de p53 dans les LAM, le rôle de l'inflammation dans ce processus et conduira à l’identification de nouvelles voies/nouveaux partenaires. Ces résultats pourraient être applicables à d’autres LAM secondaires mutées pour TP53 comme les LAM thérapies induites. Nos travaux pourront ainsi mener à améliorer le traitement des patients et le pronostic de ces maladies très graves.

Le nez est la principale porte d’entrée des virus respiratoires. Des virus y sont présents précocement et affectent sa fonction en termes de respiration et d’humidification de l’air. Les cas d’anosmie, retrouvés chez les patients souffrant de la COVID-19, témoignent d’un rôle primordial de la cavité nasale dans la physiopathologie des infections virales respiratoires. Le mucus est la première défense contre les infections virales. Cette barrière physique cruciale dans la clairance virale est bien connue dans le poumon contrairement à la cavité nasale où elle a été très peu étudiée. Le but de notre étude est d’élucider le rôle de la clairance mucociliaire nasale dans des modèles expérimentaux murins d’infection avec le virus syncytial humain et le SRAS-CoV-2. Nous utiliserons des souris déficientes pour les deux mucines gélifiantes Muc5b et Muc5ac. Nous étudierons la diffusion des virus dans la cavité nasale, l’anosmie, les dommages cellulaires, l’inflammation, la localisation de mimétiques viraux et les mécanismes moléculaires mis en jeu par des techniques classiques complétées par RNA-Fish et single-cell RNAseq.

Le syndrome de l'intestin irritable (SII) est l'un des troubles gastro-intestinaux les plus fréquents associé à une altération majeure de la qualité de vie. Une corrélation positive a été montrée entre l'apport en fructose et la gravité du SII. L’intestin grêle ayant une capacité limitée à absorber le fructose celui-ci est malabsorbé et s’accumule dans les parties distales de l’intestin. Nos travaux récents ont montré un changement drastique de l’écosystème bactérien dans un modèle murin de malabsorption du fructose. Ces modifications étaient associées à une hypersensibilité viscérale accrue ainsi qu’à une augmentation majeure de l’expression et de la synthèse de la cholécystokinine (CCK) mais uniquement dans les parties distales du tube digestif. Nous émettons l’hypothèse que la CCK « distale » joue un rôle clé dans le développement de l'hypersensibilité viscérale associée à la malabsorption du fructose et que son activation dans les régions distales de l’intestin est sous le contrôle de métabolites bactériens. Le consortium déterminera si : 1- le microbiote intestinal joue un rôle clé dans les symptômes d’hypersensibilité viscérale rencontrés chez les patients SII malabsorbeurs de fructose. 2- si la CCK joue un rôle clé dans l’apparition de l’hypersensibilité viscérale associée à la malabsorption du fructose et 3- si la sécrétion de la CCK « distale » est sous le contrôle de métabolites d’origine bactérienne ainsi que les mécanismes impliqués. Le consortium utilisera des approches complémentaires d'analyses (chez la souris et l’homme) et de transfert de microbiote intestinal ainsi que de nouveaux modèles génétiques murins et d'organoïdes. Nos résultats fourniront des informations importantes et cliniquement pertinentes sur les mécanismes d'hypersensibilité dans le SII dans le contexte de la malabsorption du fructose, ce qui conduira à une meilleure stratification et prise en charge des patients, voire au développement de nouveaux traitements thérapeutiques.

Chez les mammifères, l'équilibre hydrique est maintenu par des processus physiologiques tels que l'appétit pour le sel ou la soif, ainsi que par la sécrétion ou la réabsorption rénale de Na+ ou d'eau, pour lesquels les neuropeptides vasopressine (VP) et ocytocine (OT) jouent un rôle essentiel. Ces derniers sont produits par le cerveau dans les noyaux hypothalamiques essentiels à la régulation de l'équilibre hydrominéral. Ils sont en effet capable d’une part de détecter les changements osmotiques dans les fluides extracellulaires, et d’autre part de recevoir des informations provenant d'autres zones de détection osmotique que sont les organes circumventriculaires de la lamina terminalis, dépourvus de barrière hémato-encéphalique. Les interactions neuro-gliales jouent un rôle clé dans les fonctions cérébrales, en particulier dans les régions fortement liées au flux sanguin et régulant les fonctions physiologiques vitales telles que l'hypothalamus. À cet égard, les astrocytes intègrent à la fois les changements de composition sanguine et d’activité neuronale et sont depuis peu identifiés comme étant les premiers détecteurs de changements osmotiques par le cerveau. Malgré cette importance physiologique primordiale, nos connaissances sur les osmorécepteurs exprimés dans les astrocytes restent limitées, en particulier concernant la déshydratation/le stress hyperosmotique. Un axe de recherche majeur consiste à étudier les voies moléculaires impliquées dans leur capacité à répondre par des élévations de Ca2+ cytosolique qui déclenchent les changements morphologiques astrocytaires conduisant à la modulation de l'activité des neurones à VP et OT. À cet égard, les lysosomes sont des sources locales de Ca2+ peu explorées qui sont impliquées dans l'activation astrogliale. En outre, de récentes recherches confirment que les endolysosomes présente une dynamique leur permettant d’agir en tant qu’osmosenseurs et d’adapter leur volume en réponse au gonflement ou au rétrécissement de la cellule induit par les changements osmotiques. Nous avons récemment identifié que les canaux lysosomaux « Two-pore channel » (TPC) sont des acteurs clés du contrôle de la sécrétion de VP et d'OT. Nos données préliminaires montrent par ailleurs que la modulation de l'activité des neurones VP/OT induite par l'hyperosmolarité nécessite les TPCs, et ceci par un mécanisme qui reste à élucider. Dans la mesure où nos données actuelles indiquent que les TPCs sont exprimés dans les astrocytes hypothalamiques et que leur activation induit des élévations de Ca2+ dans les astrocytes et considérant le rôle primordial des astrocytes dans l’osmoregulation, nous émettons l'hypothèse que les TPCs sont des acteurs clés de la machinerie mécanosensible astrogliale en participant à la signalisation calciques sous-jacente au modulations neurogliales des activités hypothalamiques. Le présent projet vise à évaluer cette hypothèse en proposant de : 1. Caractériser in vitro la distribution et les fonctions mécanosensibles des TPCs dans des astrocytes isolés. Pour ce faire, nous réaliserons des expériences d’imagerie cellulaire à haute résolution et nous évaluerons la mécanosensibilité des TPCs et de canaux endolysosomaux associés à l'aide d'une technique électrophysiologique innovante et d’imagerie sur cultures cellulaires. 2. Identifier in vivo l'implication des TPCs astrogliaux et des mécanismes associés dans le contrôle physiologique de la balance hydrique et de la consommation d'eau lié à la sécrétion de VP et d’OT. Pour ce faire, nous évaluerons notamment la consommation d'eau et la réponse à un stress hydrique ainsi que la libération de VP et OT associée par imagerie in vivo chez des souris génétiquement invalidées pour les TPC astrocytaires. Ainsi, ce projet permettra de fournir des informations sans précédent précisant la machinerie osmo- et mécano-sensitive mise en jeu dans le contrôle physiologique de l'équilibre hydrominéral.

Les parasites Apicomplexa sont des agents infectieux responsables de graves maladies chez l’homme telles que la malaria et la toxoplasmose. La malaria touche ~250millions de personnes/an et en tue ~1/2million chaque année. La toxoplasmose affecte ~1/3 de la population mondiale et constitue une menace pour tous les patients immunodéprimés. Il n’existe pas de vaccin efficace et les parasites deviennent résistants à la plupart des traitements actuels. Il y a donc urgence d’identifier de nouvelles cibles. Au cours de leur cycle cellulaire les Apicomplexa survivent grâce à un apport massif en nutriments dont les lipides. Leur biogenèse membranaire dépend (i) d’un détournement des lipides de l’hôte, (ii) des voies de néosynthèse lipidique du parasite et (iii) d’un intense flux entre ces 2 sources lipidiques. Nous avons récemment démontré que le parasite doit stocker les lipides de l’hôte afin d’éviter leur accumulation létale et pouvoir les mobiliser lors de la division cellulaire. Comment le parasite orchestre-t-il l’ensemble de ces flux lipidique essentiels à sa survie intracellulaire ? Nous avons révélé que les sites de contacts membranaires et les « lipid transfer protéines (LTP)» associées ont un rôle essentiel dans ces transferts lipidiques chez les modèles humains. Ces contacts existent chez le parasite ainsi qu’aux interfaces d’interactions métaboliques entre le parasite et l’hôte. Nous avons identifié les candidats LTPS parasitaires et humains qui seraient à l’origine de ces transferts lipidiques essentiels à la survie du parasite. Nous proposons de déterminer leur fonction lors du développement intracellulaire de Toxoplasma gondii dans la cellule humaine par de nouvelles approches de lipidomique-fluxomique et de microscopie (FRET-FLIM et électronique). Notre projet permettra d’élucider les mécanismes de transport et homéostasie lipidique nécessaire a la survie du parasite et pourrait contribuer à identifier de potentielles cibles thérapeutiques innovantes.

Nous explorerons ici les mécanismes permettant la transcription pervasive induite par le SRAS-CoV2 et déterminerons le rôle des ARN non codants (ARNnc) qui en résultent dans le phénotype inflammatoire des patients COVID19. Nous avons découvert que le SRAS-CoV2, comme le virus de la grippe A, interfère avec la terminaison de la transcription et induit ainsi la production de transcrits qui dépassent les limites des gènes et aboutit dans les régions intergéniques. En raison de l'abondance d'éléments transposables dans ces régions normalement inaccessible à la transcription, ces passages de l'ARN polymerase II fournissent une source d'ARN riches en répétitions qui peuvent alimenter la population cellulaire d'ARN double brin (ARNdb). L'accumulation de ces ARNdb dans le cytoplasme des cellules infectées participe à l'activation des récepteurs antiviraux de l'immunité innée (PRRs). Les ARNdb codés dans le génome peuvent servir le virus en trompant les mécanismes de défense cellulaire, ou servir l'hôte en amplifiant la réponse immunitaire. Dans les deux cas, ils représentent une source de médiateurs inflammatoires qui peuvent persister même après l'élimination du virus, contribuant potentiellement à l'apparition de symptômes du COVID-long. Pour mieux comprendre ce phénomène, le consortium actuel associe des experts de la chromatine et de la maturation des ARN (E. Batsché, Sorbonne Université), en biotechnologie du SRAS-CoV2 (B. Delmas, INRAE, Jouy-en-Josas) et un clinicien urgentiste spécialisé dans la sepsie et l'inflammation (F. Uhel, INEM, Paris). Spécifiquement, le consortium souhaite (1) caractériser la chaîne d'événements reliant la transcription en aval des gènes à la production d'ARNdb susceptibles d'activer les récepteurs de l'immunité innée (PRRs) de l'hôte, (2) identifier les mécanismes permettant au SRAS-CoV2 d'induire l'accumulation de transcrits pervasifs, (3) relier l'accumulation de ces transcrits au résultat clinique du SRAS-CoV2, puis explorer la valeur des ARN signatures identifiés dans le pronostic et le diagnostic de COVID-19. Ce dernier ensemble de travaux s'appuiera à la fois sur des biopsies de patients atteints de COVID-19 et sur un modèle animal (hamster syrien doré). Dans l'ensemble, nous espérons découvrir une nouvelle voie déclenchant une réponse antivirale via des défauts de terminaison et la transcription subséquente de régions riches en répétitions. Comme cette transcription peut perdurer après l'élimination du virus SARS-CoV-2, elle fournira de nouvelles informations sur les symptômes à long-terme du COVID-19. En outre, nos approches permettront d'obtenir des ARN signatures qui pourront être testés à des fins de diagnostic et d'identifier des cibles virales susceptibles d'être traitées par des médicaments pour une prise en charge plus efficace de la maladie. Ces connaissances et ces outils devraient avoir des implications au-delà de la récente pandémie et seront précieux pour relever les défis futurs en matière de santé publique.

Les synapses dans les réseaux neuronaux sont des éléments structurels adhésifs très stables qui peuvent changer en quelques minutes, ce qui entraîne une plasticité synaptique à long terme. Ce changement est possible grâce à l'équilibre dynamique des composants synaptiques entre la densité post-synaptique (PSD) et les compartiments extra-synaptiques. En particulier, les récepteurs post-synaptiques, enrichis aux PSD, sont constitutivement internalisés via des zones d’endocytose, également appelées structures recouvertes de clathrine (CCS), qui régulent fortement l'homéostasie synaptique et la plasticité. Cependant, un enjeu important des neurosciences cellulaires actuelles est de pouvoir mesurer la dynamique de l'exocytose et de l'endocytose en relation avec les événements de plasticité synaptique. De plus, ces dynamiques peuvent être régulées non seulement par des événements de signalisation intracellulaires mais également par la liaison d'éléments cellulaires à son environnement (les autres cellules et la matrice extracellulaire, ECM) et la transduction biomécanique. Dans de nombreux types cellulaires, les intégrines, qui sont des protéines membranaires essentielles impliquées dans l'adhésion, la motilité et la signalisation cellulaires, se regroupent au niveau des sites d'adhésion, en particulier les adhésions focales (FA) matures qui sont liées à des fibres de stress agissant comme un réseau contractile d'actomyosine. Récemment, les intégrines ont été identifiées comme des éléments clés d'un sous-ensemble de CCS appelés adhésions réticulaires (RA) où elles régulent la dynamique du CCS et l'interaction entre les sites d'adhésion en fonction de la rigidité du substrat. Les neurones expriment un large répertoire d'intégrines qui régulent la fonction synaptique et la plasticité. Cependant, l'organisation cellulaire et l'implication de l'intégrine dans le trafic des récepteurs post-synaptiques sont largement inconnues. L'objectif principal du projet RINSE est de réunir des biologistes cellulaires, des spécialistes de la mécano-biologie de l'adhésion et du trafic d'intégrines, et des neurobiologistes experts en physiologie des synapses, en dynamique des épines dendritiques, en trafic membranaire des récepteurs dans les neurones pour élucider les rôles des intégrines dans l'interaction entre la PSD et les CCS dans les dendrites neuronales. Le projet se déroulera en trois étapes structurées en trois modules de travail. Premièrement, nous utiliserons des cellules non neuronales adhérentes, qui ont des sites d’adhésion bien caractérisés et séparés tels que les FA et les RA, facilement accessibles à l'imagerie haute résolution, pour disséquer les mécanismes moléculaires et cellulaires du contrôle par les intégrines de la dynamique des IAC, dans un environnement cellulaire contrôlé. , comme un substrat à motifs ou une rigidité variable. Dans un second temps, nous déterminerons dans des neurones d'hippocampe en culture, mais aussi dans des neurones de tranches de cerveau, la distribution et la dynamique des intégrines dendritiques par rapport aux PSD et CCS. Troisièmement, nous évaluerons le rôle des intégrines dans la régulation de la dynamique des CCS, le trafic des récepteurs post-synaptiques et la fonction des synapses. En conclusion, le projet RINSE apportera de nouvelles connaissances au domaine émergent de la mécano-neurobiologie dans lequel les intégrines joueraient naturellement un rôle important.

Le contrôle du métabolisme énergétique cérébral et la régulation de l'activité synaptique par la gliotransmission sont deux processus importants par lesquels les astrocytes contribuent aux fonctions mentales. Cependant, les liens fonctionnels et moléculaires potentiels entre ces deux processus dépendants des astrocytes ont été peu explorés jusqu'à présent. Ainsi, en exploitant la capacité des récepteurs cannabinoïdes de type 1 (CB1R) à moduler à la fois le métabolisme énergétique des astrocytes et la gliotransmission, CaMeLS a pour objectif ambitieux d'explorer l'interaction entre les propriétés métaboliques et la signalisation des astrocytes. Nos résultats préliminaires montrent que l'activation à court terme du CB1R astrocytaire entraîne une accumulation rapide de lactate, qui contrôle la disponibilité de la D-sérine synaptique et l'activité des NMDAR, favorisant ainsi les fonctions cognitives. Ces données établissent de nouveaux liens fonctionnels entre le métabolisme du lactate et la D-sérine, qui sont nécessaires au bon fonctionnement des neurones. Cependant, les mécanismes qui sous-tendent cette cascade et ses conséquences fonctionnelles restent à décrire. Pour atteindre cet objectif général, CaMeLS fusionnera l'expertise complémentaire de trois groupes qui étudient différents aspects des fonctions astrocytaires. Ensemble, ils adopteront une approche intégrée pour étudier les fondements moléculaires, cellulaires et comportementaux qui relient l'activation physiologique du CB1R astrocytaire au métabolisme du lactate cérébral, à la signalisation synaptique et à la fonction cognitive chez la souris. En révélant des mécanismes cérébraux fondamentaux, les résultats de CaMeLS ouvriront probablement aussi la voie à de nouveaux concepts thérapeutiques pour le traitement des troubles cérébraux impliquant des fonctions astrocytaires et métaboliques altérées.

Nous étudierons le rôle d'un polymorphisme humain dans un gène du récepteur nicotinique de l'acétylcholine (nAChR), en développant et utilisant des modèles précliniques et en mettant en œuvre une nouvelle approche pharmacologique pour cibler spécifiquement les nAChR mutés. Notre projet est basé sur de solides études d'association génomique (GWAS), confirmées par méta-analyse, qui relient un polymorphisme "SNP" codant à plusieurs maladies. Outre un lien solide avec le tabagisme, ils sont impliqués dans la schizophrénie (SZ), avec une association statistique plus élevée que des cibles médicamenteuses classiques comme les récepteurs de la dopamine. Ils sont aussi impliqués dans la dépendance à la cocaïne, aux opioïdes, et également à la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO), cancer du poumon, longévité et indice de masse corporelle. Ils présentent ainsi une cible majeure pour l'intervention pharmacologique, et sont prédominants dans la population, avec une fréquence allélique de28 %. Nos souris et rats transgéniques expriment le SNP le plus répandu, largement distribué dans le cerveau humain (https://human.brain-map.org/), rs16969968. On testera les souris par une imagerie trois-photons de leurs cerveaux. On utilisera aussi les rats transgéniques pour une batterie de tests "Touchscreen", une méthode de points. Ces études seront étendues à l'aide de nouvelles approches pharmacologiques. Cela servira au ciblage de nouvelles voies pour la normalisation de la signalisation cholinergique, altérée dans les maladies mentales. Les résultats contribueront à approfondir notre compréhension des altérations synaptiques sous-jacentes, et de créer de nouveaux candidats-médicaments, agissant sur les récepteurs génétiquement modifiés, pour progresser vers des traitements personnalisés pour les porteurs des SNP. Nous les adapterons aux études in vivo et utiliserons une nouvelle série de modulateurs allostériques positifs (PAM) et négatifs (NAM) qui ciblent spécifiquement alpha5.

Nous avons récemment montré que l'hyperplasie macronodulaire primaire bilatérale des surrénales (PBMAH) GIP-dépendante avec syndrome de Cushing est une maladie génétique causée par des mutations inactivatrices germinales de la lysine déméthylase 1A (KDM1A ou LSD1) avec une perte d'hétérozygotie du second locus KDM1A dans les lésions surrénaliennes. Celle maladie survient presque exclusivement chez les femmes. KDM1A favorise un état chromatinien réfractaire à la transcription, en déméthylant l'histone H3 sur la lysine 4, et peut également activer la transcription des gènes en déméthylant l'histone H3 sur la lysine 9. Nous émettons l'hypothèse que la perte de KDM1A favorise le développement de PBMAH en activant l'expression de gènes (sexuellement dimorphique) impliqués dans la prolifération des cellules corticosurrénales par le remodelage de la chromatine associé à la perte des marques répressives des histones. Chez la souris, Kdm1a est nécessaire à l'organogenèse hypophysaire et du pancréas endocrine. Nous émettons donc l'hypothèse que KDM1A est aussi impliquée dans la transition du cortex surrénalien fœtal au cortex adulte survenant spécifiquement chez les primates. Kdm1a est un acteur principal de la transcription des gènes dans les spermatogonies et est essentiel pour le maintien et la différenciation des cellules souches spermatogoniales chez la souris, mais son implication dans les étapes ultérieures de la spermatogenèse (notamment chez l'homme) n'est pas connue. Nous supposons que l'absence de KDM1A fonctionnel, survenant au cours de la méiose dans 50% des spermatozoïdes chez les porteurs de la mutation KDM1A, altère les marques de méthylation H3K4 et d'autres histones des spermatozoïdes. Nos objectifs sont les suivants : 1) décrypter le(s) mécanisme(s) moléculaire(s) par lequel la perte de KDM1A favorise l'hyperplasie des surrénales et étudier les fondements du biais sexuel dans cette maladie, en mettant l'accent sur la l’expression altérée des gènes liés au chromosome X à la résolution de la cellule unique. 2) étudier l'expression et la fonction de KDM1A et de GIPR au cours du développement de la corticosurrénale dans le cortex de macaques cynomolgus, en effectuant des biopsies échoguidées et répétées de la glande surrénale in utero chez 4 fœtus à 18 semaines d'âge gestationnel, puis postnatales à 1 ou 2 semaines et à 6 mois de vie. Avant ces biopsies, nous étudierons la réponse du cortisol à l'injection de GIP in vivo. 3) étudier la fonction et la morphologie des surrénales chez des porteurs apparemment sains de la mutation KDM1A et analyser la méthylation de l'histone H3 dans leur sperme. Nous prévoyons de génotyper > 120 membres de famille de patients atteints de PBMAH GIP-dépendante de notre cohorte, et d'effectuer un dépistage biochimique et un scanner surrénalien chez les porteurs de mutation de KDM1A afin de décrire la prévalence et l'histoire naturelle de PBMAH et du myélome. Si le sperme des hommes mutés pour KDM1A présente des altérations de la méthylation H3K4, nous tenterons de relier les variations observées à des loci génomiques spécifiques. Ce projet est cohérent avec les plans gouvernementaux et les priorités stratégiques de recherche pour 2023, car il développe la "recherche translationnelle dans les maladies rares". L'utilisation d'approches expérimentales complémentaires, y compris des études sur des échantillons de surrénales provenant de patients, des lignées cellulaires, des modèles de souris et des primates non-humains, ainsi que des investigations cliniques chez les patients, illustre la nature translationnelle du projet. Notre projet apportera de nouvelles connaissances sur une question essentielle en biologie cellulaire et de médecine, et le dépistage dans les familles de patients mutés pour KDM1A permettra de détecter précocement l’hyperplasie surrénalienne et de prévenir les effets insidieux d'un excès du cortisol sur la santé.

Actuellement, les traitements disponibles pour le trouble lié à l’usage de l’alcool (TUA) montrent une efficacité modeste, avec 50% de rechute dans le mois suivant l’arrêt de la consommation. Les psychédéliques offrent une perspective prometteuse dans cette indication, mais leur efficacité n'a été attestée que par quelques études. Les principaux objectifs de notre projet sont : (i) confirmer l’efficacité de la psilocybine dans le traitement du TUA ; (ii) évaluer la pertinence et l’efficacité de la répétition de prise versus une prise unique ; (iii) évaluer l’efficacité de la psilocybine sur le craving ainsi que sur la flexibilité psychologique; (iv) explorer les mécanismes cérébraux impliqués. Quarante-cinq patients atteints de TUA seront randomisés en trois groupes : « doses répétées » (25mg de psilocybine par mois pendant 4 mois), « placebo » (1mg de psilocybine pendant 4 mois) et « dose unique » (25mg de psilocybine le 1er mois, puis 1mg de psilocybine les 3 mois suivants). Le critère principal de jugement sera le nombre de jour de consommation qui sera évaluer par le TLFB. Les principaux critères de jugements secondaires seront le nombre de jours de fortes consommations, le nombre de verres consommés par occasion, l’évaluation du craving, la réalisation de marqueurs biologiques ainsi qu’une évaluation de la flexibilité psychologique . Ces évaluations seront réalisées après chaque session, puis à 6 et 12 mois. Un protocole similaire sera réalisé avec un modèle animal du TUA dont les consommations seront évaluées à 1 jour, 1 semaine et 3 semaines. L’étude préclinique s’articulera autour de 4 objectifs principaux. Le premier sera, comme pour la partie clinique, l’évaluation de l’efficacité d’une ou plusieurs prises de psilocybine sur la rechute ainsi que sur la flexibilité comportementale. Le deuxième sera l’étude de l’efficacité de la psilocybine sur le phénomène d’incubation du craving. Les deux derniers objectifs auront pour but l’étude du mécanisme d’action de la psilocybine sur la plasticité synaptique ainsi que sur la connectivité fonctionnelle. Les changements de connectivité fonctionnelle cérébrale seront évalués en utilisant la pharmaco-IRM, ainsi qu’une évaluation des niveaux d’expression (ARNm et protéine) des récepteurs dopaminergiques D2, sérotoninergiques 5-HT2A, glutamatergiques mGlu2, et de l’HDAC2 contenus dans les structures cérébrales impliquées dans le TUA. Ce projet translationnel serait le premier à explorer l’efficacité ainsi que les mécanismes neurobiologiques et psychologiques impliqués dans les effets thérapeutiques de la psilocybine chez les patients atteints de TUA.

La maladie de Rendu-Osler (MRO) est une maladie génétique rare caractérisée par des épistaxis, des télangiectasies cutanéo-muqueuses et des malformations artérioveineuses dans plusieurs organes. La MRO s’accompagne de complications sévères comme des thromboses, des hémorragies, des hypoxémies ou des anémies, et ~10% des individus atteints décèdent de ces complications. 80% des patients avec MRO présentent une mutation rare dans les parties codantes des gènes ACVRL1, ENG ou SMAD4. Nous avons récemment identifié 2 variations génétiques non codantes dans le gène ENG chez 2 patients atteints de MRO. Ces variants sont prédits pour créer des AUG dans le 5’UTR en phase avec le même codon stop situé dans la séquence codante, générant ainsi de nouveaux cadres de lecture ouverts anticipés et chevauchant (uoORF). Nous avons montré que ces 2 variants étaient associés à une diminution des niveaux de la protéine et de sa fonction dans un test in vitro appliqué pour la première fois à des variants non-codants. Nous avons obtenu des résultats similaires en appliquant la même stratégie à 3 autres variants à l’origine de même type d’uoORF rapportés dans la littérature chez des patients MRO et considérés comme pathogènes, même si aucune preuve fonctionnelle n’avait été fournie. Ces résultats suggèrent que les 2 variants que nous avons trouvés sont pathogènes. De plus, nos travaux préliminaires suggèrent que l’expression ENG pourrait être rétablie chez les patients porteurs de ce type de variants en utilisant une approche commune d’édition du génome ciblant une délétion spécifique de dinucléotides dans le 5’UTR. Sur la base de ces résultats, les objectifs de ce projet sont 1/ de décrypter le mécanisme d'altération des uoORF en utilisant des méthodes spécifiques à l’étude de la traduction 2/ de développer une nouvelle stratégie thérapeutique ciblée basée sur les oligonucléotides antisens et/ou la modification du génome pour restaurer la fonction de l’Endogline altérée par les uoORFs.

Les maladies inflammatoires chroniques, dont les maladies inflammatoires chronique de l'intestin (MICI) et la polyarthrite rhumatoïde (PR), sont des pathologies liés au système immunitaire caractérisées par une inflammation inappropriée. Leur incidence a augmenté de façon spectaculaire dans les pays occidentaux au cours des dernières décennies, ce qui confirme le rôle des facteurs environnementaux. Les thérapies actuelles ne sont que partiellement efficaces et reposent pour la plupart sur des immunosuppresseurs qui sont associés à des effets secondaires, notamment un surrisque d’infections et des néoplasies. De nouvelles stratégies thérapeutiques avec des cibles innovantes et plus précises sont donc nécessaires de toute urgence. Nous avons identifié une altération du métabolisme du tryptophane dans les MICI et la PR et son rôle dans la pathogenèse. Nous avons notamment mis en évidence le rôle d'une surproduction de métabolites pro-inflammatoires au détriment d'une diminution de la production de métabolites anti-inflammatoires. En administrant une enzyme spécifique (que nous avons produite et purifiée), qui est régulée à la baisse dans les contextes inflammatoires, nous avons pu contrecarrer les altérations du métabolisme du tryptophane et induire des effets thérapeutiques dans les modèles de colite et de PR. Les objectifs du présent projet sont de mieux caractériser l'effet de cette enzyme thérapeutique dans des contextes pathologiques afin de la développer comme nouveau candidat thérapeutique. Dans ce but, nous allons (i) évaluer l'efficacité de l'enzyme thérapeutique nouvellement identifiée dans plusieurs modèles de colite et (ii) de PR, et (iii) décrypter les mécanismes impliqués dans les effets thérapeutiques dans les conditions inflammatoires.

La giardiase est une maladie parasitaire intestinale très répandue dans le monde, causée par le protozoaire Giardia intestinalis. Cette parasitose digestive est considérée comme négligée par l'Organisation mondiale de la santé (OMS). Très fréquente, elle touche notamment les enfants, et peut passer inaperçue chez certaines personnes. Les symptômes comprennent des diarrhées légères à sévères voire chroniques, des vomissements, des douleurs abdominales, de la fatigue et une perte de poids en cas d'infection massive. La giardiase touche également de nombreux mammifères, y compris les animaux de compagnie tels que les chiens et les chats, ainsi que les animaux d’élevage (ruminants, porcs, etc…). Les traitements actuels se limitent à quelques médicaments anti-infectieux, mais l'émergence et la propagation de souches résistantes posent des problèmes en santé humaine et animale. De nouveaux moyens de lutte, tels que l’usage de probiotiques, sont donc nécessaires. Les probiotiques sont des « micro-organismes vivants qui, lorsqu'ils sont ingérés en quantités suffisantes, exercent des effets positifs sur la santé au-delà des effets nutritionnels traditionnels ». Bien qu’ils soient utilisés en santé humaine et vétérinaire, les probiotiques restent encore très peu étudiés pour lutter contre les maladies parasitaires, alors qu’ils représentent des alternatives thérapeutiques prometteuses. Plusieurs études ont décrit la capacité de certaines souches des probiotiques à contrôler la prolifération de Giardia en ayant des effets bénéfiques sur les hôtes, mais leurs mécanismes d’action restent encore mal élucidés. Notre consortium interdisciplinaire de parasitologues, microbiologistes et vétérinaires a découvert un mécanisme moléculaire basé sur l’action d’enzymes produites par certaines souches de probiotiques, les hydrolases de sels biliaires (bile-salt-hydrolases, BSH), qui sont capables de contrôler la croissance de Giardia en culture en métabolisant certains composants non toxiques de la bile en leurs dérivés déconjugués toxiques pour le parasite. Nous avons découvert notamment que les souches probiotiques de lactobacilles naturellement riches en activités BSH permettent de mieux contôler la prolifération de Giardia, à la fois en culture et chez des souris expérimentalement infectées, etches des chiots naturellement infectés par Giardia. Chez ces animaux, la charge parasitaire ainsi que l'excrétion de kystes sont réduits. Cette charge parasitaire peut aussi être réduite en utilisant directement des enzymes BSH recombinantes (rBSH). Nous avons breveté cette découverte et souhaitons poursuivre l’exploration de la piste des BSH de lactobacilles probiotiques en tant que solution thérapeutique innovante pour le contrôle de la giardiose, en médecine humaine et vétérinaire. Bien qu'en culture les BSH agissent contre Giardia indirectement, via la production d’acides biliaires déconjugués, en délivrant un signal au parasite le conduisant à la mort, les effets réels et l’innocuité des thérapies basées sur les BSH chez l'animal infecté sont inconnus. BileBaG a pour objectif de tester les effets de ces thérapies sur l'interaction hôte-microbiote-parasite, à l’aide d’un modèle murin infecté par différentes souches de Giardia. Les pistes thérapeutiques que nous envisageons comprennent l’amélioration des propriétés anti-Giardia de candidats probiotiques actuels en renforçant leurs activités/stabilités BSH et le développement de probiotiques recombinants. Ces études sont indispensables avant d'envisager l'utilisation de probiotiques producteurs de BSH ou de BSH recombinante (rBSH), pour lutter contre cette parasitose. Les résultats de BileBaG pourraient également être étendus à d'autres agents pathogènes entériques qui occupent un environnement intestinal similaire à celui de Giardia et qui sont potentiellement contrôlés de la même manière.

La prévention de nombreuses maladies menaçant la santé au niveau mondial exige la recherche de nouveaux vaccins. Le développement de vaccins modulables basés sur des pseudo-particules virales est limité par la difficulté de greffage des antigènes (Ag) à leur surface. Nous avons conçu un nouveau vecteur d'Ag basé sur la reconnaissance moléculaire entre des pseudo capsides recombinantes du bactériophage T5 (Capsid-Like-Particles ou CLP) et sa protéine de décoration pb10. Nous exploitons la modularité de pb10 pour produire des chimères pb10-Ag qui se fixent avec une forte affinité à la surface des CLP. Ce mode de greffage irréversible permet d'obtenir des CLP exposant un réseau régulier d’Ag de grande taille. L’immunisation de souris avec l'Ag modèle ovalbumine a démontré que les CLP constituent des vecteurs d'Ag hautement immunogènes et auto-adjuvants, ouvrant de nouvelles perspectives en vaccination. CALIPSO propose de développer ce nouveau type de vaccin pour répondre à des problèmes de santé publique, dans un cadre prophylactique ou thérapeutique. Des vecteurs CLP-Ag seront produits pour induire des réponses immunitaires contre le rotavirus (RV) et le virus du papillome humain (HPV), deux pathogènes nécessitant de nouveaux vaccins. Nous analyserons si les réponses immunitaires induites par les CLP présentant des Ag de surface du RV ou des Ag oncogènes du HPV permettent d’induire une immunité protectrice contre le RV ou de contrôler les tumeurs induites par HPV. L’utilisation de méthodologies analytiques de pointe permettra une évaluation rapide de l'intégrité des CLP et de l'efficacité de greffage des Ag, critères clés pour la validation de futurs vaccins. Le consortium CALIPSO regroupe des experts en biologie des phages, immunologie et méthodes d’analyse de nanoparticules. En démontrant la capacité des vecteurs CLP-Ag à contrer des menaces de santé publique, nous visons une technologie innovante pour le développement rapide de nouveaux vaccins.

La résistance aux antibiotiques est un enjeu sanitaire majeur et le développement de nouveaux antibiotiques efficaces contre les bactéries Gram-négatives du groupe ESKAPE est une urgence. Nous proposons le développement d'antibiotiques « first-in-class » efficaces pour lutter contre la résistance bactérienne en agissant sur une nouvelle cible bactérienne, la protéine Mfd (Mutation Frequency Decline), et en favorisant son inhibition par de nouvelles molécules. Mfd est un facteur de transcription non essentiel conservé chez les bactéries et absent chez les eucaryotes. Mfd permet aux bactéries de neutraliser la réponse de défense de l'hôte, en conférant une résistance à l'oxyde nitrique, un composant toxique majeur du système immunitaire inné. Nous avons déjà identifié des inhibiteurs sélectifs de Mfd et démontré leur efficacité contre des bactéries à Gram négatif. Nous allons optimiser ces molécules et tester leur efficacité in vivo contre les bactéries du groupe ESKAPE. Nous développerons également des formulations de nanoparticules pour assurer leur administration efficace. L'originalité de notre projet d'un point de vue thérapeutique est l'optimisation de composés qui, au lieu de tuer les bactéries responsables de l'infection, vont bloquer leurs processus pathogènes. Cibler la fonction de Mfd permet de renforcer l'efficacité du système immunitaire et de se concentrer uniquement sur les bactéries au site de l'inflammation, réduisant ainsi l’apparition de résistance. Ce projet vise à développer un candidat médicament non toxique pour l'hôte et avec une efficacité à large spectre. A la clé, une innovation thérapeutique forte, capable d'apporter une solution à la progression de la résistance aux antibiotiques. Le consortium complémentaire et multidisciplinaire a déjà collaboré avec succès et obtenu des données préliminaires importantes, qui nous permettent d'être confiants quant au succès final de notre ambitieux projet.

Clostridium difficile (CD) est une bactérie responsable d'un large éventail d'infections allant de la diarrhée à la colite pseudo-membraneuse potentiellement mortelle. L'antibiothérapie habituelle suscite des inquiétudes quant à la sélection de bactéries résistantes aux antibiotiques. De nouvelles cibles thérapeutiques doivent être étudiées comme alternatives aux traitements actuels. Les enzymes de biosynthèse des polysaccharides (PS) sont codées dans un locus dont la plupart des gènes sont essentiels à la viabilité bactérienne. Nous proposons donc les enzymes de biosynthèse des PS comme nouvelles cibles thérapeutiques. De plus, les vaccins en développement ciblant les toxines, n’empêchent pas la colonisation et la dissémination de CD. Nous proposons donc également d'évaluer le PSII et le LTA comme composants d'un vaccin qui pourrait prévenir la colonisation et la dissémination de CD. Dans ce but, le projet (i) définira si les PS sont essentiels à la viabilité bactérienne (ii) identifiera des enzymes spécifiques impliquées dans la biosynthèse du PSII ou du LTA (iii) les ciblera avec des inhibiteurs et (iv) testera le PSII et le LTA comme candidats vaccins. Nous avons déjà obtenus un nouveau système génétique de mutant létal conditionnel ainsi que des anticorps dirigés contre le PSII. Ces outils ont permis de montrer que le PSII semble essentiel à la viabilité bactérienne. Le projet sera divisé en trois tâches. La première déterminera si le PSII et/ou le LTA sont essentiels et identifiera au moins une enzyme comme cible thérapeutique dans la biosynthèse du PSII et dans celle du LTA. La seconde consistera à rechercher des inhibiteurs ciblant ces enzymes, en utilisant des modèles in silico et une approche chimique. La troisième testera le PSII et le LTA comme candidats vaccins. L'ensemble de ce projet vise à combattre les infections à CD et à les prévenir par la vaccination.

La virothérapie antitumorale représente une alternative prometteuse aux traitements anticancéreux conventionnels. Les virus oncolytiques (OV) infectent plus efficacement les cellules tumorales que les cellules saines, conduisant à la destruction tumorale, via une lyse directe et/ou l'induction d'une réponse immune anti-tumorale. Les travaux de notre laboratoire ont contribué à la découverte de gènes d'enveloppe d'origine rétrovirale, qui se lient à des récepteurs membranaires dont l'expression est augmentée dans une série de cancers. Des virus oncolytiques replicatifs reciblés vers les cellules tumorales ont été mis au point (rOV). Ils ont démontré un ciblage spécifique des tumeurs issues de plusieurs types de cancer ainsi qu'une cytotoxicité ex vivo dans des modèles tumoraux humains 2D et 3D. L’efficacité thérapeutique de ces virus est en cours d’évaluation dans des PDX (Patient-Derived Xenografts) greffées à des souris immunodéficientes. Le projet que nous présentons ici, en partenariat avec la start-up Viroxis qui possède une solide expérience dans le développement de virothérapies vaccinales chez l'animal, consiste à i) évaluer les rOV dans des modèles précliniques tumoraux établis chez des souris immunocompétentes , ii) étudier la tolérance et l'efficacité des rOV chez des patients canins développant des tumeurs spontanées, et iii) valider sur un panel de tumeurs canines et humaines, l'utilisation de biomarqueurs prédictifs de la réponse aux traitements. La réponse attendue devrait permettre de soutenir l'approbation et le lancement d'essai cliniques plus avancés visant à évaluer les rOV en tant que nouvelle thérapie pour le traitement du cancer humain et animal.

Le cancer constitue un problème majeur de santé publique dans le monde. Pour améliorer la prise en charge des patients, le développement de traitements appartenant à la classe des thérapies ciblées, tels que les anticorps thérapeutiques (Acs), est fortement recommandé. Cependant, l'efficacité clinique des Acs nus reste limitée, notamment en monothérapie et dans le traitement des tumeurs solides. Afin d'accroître le potentiel thérapeutique des Acs nus, leur conjugaison à des molécules cytotoxiques puissantes pour former des conjugués anticorps-médicaments (ADC) permet d’augmenter leur efficacité de façon spectaculaire. Les ADCs peuvent détruire sélectivement les cellules malignes en épargnant les tissus sains. Cependant, les traitements ADC actuels induisent encore des effets indésirables dus à un manque de stabilité (réactions de rétro-Michael) et/ou à une importante hétérogénéité ce qui limite leur fenêtre thérapeutique. L'objectif principal de ce projet est basé sur le développement d'ADCs stables de nouvelle génération avec de nouvelles charges utiles (double mécanisme d’action) présentant une grande homogénéité et stabilité, ce qui élargit leur fenêtre thérapeutique. A cette fin, notre projet est basé sur deux technologies complémentaires : - des charges utiles originales, développées par le laboratoire CoSMIT, avec une activité antiproliférative élevée (CI50 nM-picoM), une stabilité métabolique avérée, et un groupe fonctionnel (point d'ancrage avec le linker). Ces charges présentent des mécanismes d'action originaux (inhibiteurs d'histone désacétylases et anti-tubuline), ce qui permet de maintenir une activité contre les cellules tumorales résistantes. - la technologie McSAF Inside qui permettra de contrôler de manière optimale la stœchiométrie, la stabilité et la libération de la charge utile, ce qui devrait conduire à une meilleure activité et une tolérance optimisée de l'ADC.