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Nous visons une meilleure compréhension micromécanique des liens entre procédés, microstructures, et propriétés mécaniques des alliages métalliques issus de la fabrication additive. Nous considérons trois facteurs cruciaux que sont la morphologie tridimensionnelle, hétérogène, et multi échelles des microstructures, la présence de contraintes résiduelles issues de la fabrication, et la déformation plastique hétérogène de ces matériaux lorsque sollicités mécaniquement. Pour cela, nous souhaitons répondre à trois questions et challenges scientifiques : Quels sont les mécanismes de plasticité élémentaires à petite échelle qui impactent la réponse mécanique, comment estimer les contraintes résiduelles à l’échelle des ensembles de grains et, des méthodes d’apprentissage machine peuvent-elles être utiles pour guider le design de nouvelles microstructures avec des meilleurs performances mécaniques ? Nous développons et utilisons des outils expérimentaux et numériques robustes et complémentaires pour y répondre. Nous proposons respectivement, le développement d’un code spectral de dynamique des dislocations discrètes numériquement capable de simuler la déformation d’ensembles de petits grains avec des précipités et des pores, la mesure des contraintes résiduelles dans les grains par EBSD-3D à haute résolution assistée par modélisation thermomécanique, et l’utilisation d’un modèle micromécanique alimenté par imagerie 3D aux rayons X, utilisé pour générer une base de données servant à entrainer et tester des algorithmes d’apprentissage machine. Nous prendrons des alliages industriels cuivre-chrome comme système modèle pour notre étude. A plus long terme, notre stratégie pourra être étendue à des alliages aluminium haute performance plus complexes.

L'industrie agroalimentaire est confrontée au défi majeur de garantir une hygiène optimale des surfaces tout en améliorant l'efficacité de ses processus. Le projet OREGANO propose ainsi de créer des surfaces métalliques innovantes avec un double effet antimicrobien,?assuré d’une part par le greffage covalent de dérivés d’arylbenzothiazoles aux propriétés biocides, et d’autre part par une microstructuration de surface empêchant l’installation de biofilms bactériens. La synergie entre ces deux effets est stratégique pour lutter contre le développement de biofilms bactériens à un stade précoce. Ce traitement de surface est par ailleurs permanent, ne doit pas entraîner de relargage de composés actifs et ne nécessite que peu de molécules. Les nouvelles surfaces ainsi mises au point permettront de limiter les risques de contamination des aliments au cours de leur production industrielle, et donc de maintenir la sécurité sanitaire, tout en réduisant la fréquence et la durée des cycles de nettoyage/désinfection et par conséquent de gagner en productivité et de lutter contre le développement d’agents pathogènes résistants. Le projet OREGANO s’articule en quatre parties. Les arylbenzothiazoles seront synthétisés par des voies chimiques écocompatibles. Un soin particulier sera apporté à l’évaluation de leurs propriétés antimicrobiennes, ainsi qu’à l’étude de leur toxicité, par des approches in vitro et in silico, sans expérimentation animale. Le greffage covalent sur de l’acier inoxydable sera réalisé par électrochimie en veillant à contrôler la microstructuration dont le rôle est crucial pour générer les propriétés anti-bioadhésives. Enfin, la stabilité du greffage au cours d’un vieillissement accéléré, ainsi que l’efficacité biocide et anti-bioadhésion de ces surfaces originales seront démontrées pour garantir la sécurité sanitaire des surfaces modifiées, leur efficacité antimicrobienne et leur résistance dans le temps.

En 1986, la découverte de la supraconductivité à haute température dans les composés à base de cuprates a inauguré un tout nouveau domaine de recherche. Cette supraconductivité non conventionnelle reste inexpliquée et, pendant plus de trois décennies, les chercheurs ont cherché des analogues des cuprates. C'est finalement en 2019 qu'un groupe de l'université de Standford a rapporté la supraconductivité dans des composés de nickelates stratifiés dopés aux trous, avec une température critique d'environ 10-15 K. La phase supraconductrice présente la structure appelée à couches infinies (R1-x(Sr, Ca)xNiO2, R=Nd, Pr ou La, x=concentration de dopant), composée de plans bidimensionnels de NiO2 alternés avec des plans de terres rares (R). Cette phase est obtenue à partir de la phase pérovskite parentale (R1-x(Sr, Ca)xNiO3), après élimination sélective de tous les atomes d'oxygène sur les sites apicaux des octaèdres NiO6. Comme pour les cuprates, cette remarquable découverte a lancé un nouveau domaine de recherche, dont les progrès sont aujourd'hui entravés par le grand défi que représente la synthèse de ces composés. Ainsi, en dehors de la synthèse difficile de films de phase pérovskite de haute qualité, l'obtention de la phase supraconductrice à couche infinie nécessite une réduction chimique topotactique complexe, qui a lieu à l'intérieur d'un tube sous vide en utilisant le CaH2 comme agent réducteur. Cette méthode est très peu pratique et sujette à des problèmes de reproductibilité et de mauvaise qualité des échantillons. En fin de compte, la résolution spatiale des régions supraconductrices ne sera jamais atteinte avec cette méthode, ce qui constitue un obstacle technologique majeur à l'utilisation des nickelates supraconducteurs dans les futurs nanodispositifs. Le projet OxyNicks propose deux approches innovantes pour surmonter ces obstacles dans le domaine : i) Améliorer le contrôle et la reproductibilité du processus de réduction par le dépôt d’un métal réactif (Al, Y ou Gd) par pulvérisation cathodique. Le métal pompera l'oxygène de la phase pérovskite au cours d'une réaction redox, s'oxydera et transformera le film en une phase supraconductrice à couche infinie. Grâce à cette nouvelle méthode, nous utiliserons la spectroscopie photoélectronique à résolution angulaire (ARPES) pour visualiser la structure électronique des nickelates à couche infinie. Par ailleurs, nous effectuerons des mesures de magnéto-transport et de spectroscopie à effet tunnel afin d'explorer la physique inexplorée qui sous-tend la supraconductivité dans les nickelates, à peine explorée jusqu'à présent en raison des défis posés par la synthèse. ii) Le contrôle électrique de la transformation topotactique dans les nickelates à l'échelle nanométrique grâce à la tension générée avec une pointe de microscopie à force atomique (AFM) polarisée. Le champ électrique créé par la pointe AFM réduira localement le nickelate de la phase pérovskite initiale à la phase supraconductrice à couche infinie. Cela nous donnera le contrôle sub-micrométrique nécessaire pour fabriquer les premiers prototypes de nanodispositifs utilisant des nickelates supraconducteurs, notamment des jonctions Josephson. Par conséquent, le projet OxyNicks vise à contribuer activement à surmonter les principaux obstacles dans le domaine émergent des nickelates, en apportant de nouvelles connaissances sur la physique de ces composés et en permettant un contrôle à l'échelle nanométrique de la supraconductivité en vue de l'incorporation future de ces matériaux dans des nanodispositifs.

La superfluorescence (SF) est un phénomène bien connu de la physique atomique dans lequel les émetteurs peuvent émettre des photons de manière synchronisée par interaction à longue portée, permettant ainsi une émission cohérente, accélérée et plus brillante. Le processus de SF devrait être théoriquement efficace dès lors que des émetteurs identiques ayant un grand moment dipolaire sont assemblés au sein d'un super-réseau. Mais expérimentalement, de fortes limitations découlent de leur organisation, en raison des difficultés à obtenir des émetteurs individuels spectralement identiques avec des densités élevées et une orientation identique des dipôles. Le contrôle de la distance entre les émetteurs est également un paramètre clé, avec un compromis entre le couplage électromagnétique nécessaire et le couplage électronique préjudiciable. C'est pourquoi, en physique du solide, la SF a été démontrée dans un nombre très limité de systèmes. Récemment, les super-réseaux de nanocristaux de pérovskite (pNC) ont rejoint cette liste restreinte, grâce à leurs propriétés optiques et structurelles optimales. Néanmoins, un domaine reste inexploré : la démonstration de la SF en cavité de super-réseaux de pNC couplés à une structure photonique. Pour relever ce défi, CSUPER2 vise à intégrer des super-réseaux pNC dans une microcavité fibrée spécialement conçue pour des nano-émetteurs synthétisés par voie chimique. Cette intégration permettrait de faire progresser le domaine des interactions coopératives lumière-matière dans les pNCs en mettant en évidence la SF en cavité, qui devrait présenter une plus grande brillance pour de plus faibles puissances d'excitation, des propriétés de cohérence améliorées, et même un effet laser. CSUPER2 vise donc à atteindre trois objectifs principaux : (1) synthétiser par des techniques de chimie douce des pNCs avec une distribution de tailles hautement contrôlée et dont la chimie de surface par ingénierie de ligands permet leur assemblage en super-réseaux ordonnés à longue portée ; (2) démontrer la SF dans les super-réseaux de pNC obtenus et étudier en détail les propriétés optiques fondamentales de la SF, telles que les signatures spectrales, la dynamique ultrarapide, la cohérence et la statistiques des photons émis, par des techniques de spectroscopie stationnaire et résolue en temps ainsi que des expériences d'optique quantique, à température ambiante et à basse température. L'effet du désordre sera analysé avec précision afin d'évaluer le nombre de pNC couplés qui contribuent à la SF ; (3) étudier le domaine inexploré de la SF en cavité de super-réseaux de pNCs, en utilisant une microcavité fibrée reconfigurable permettant de modifier et d'accorder l'élément clé responsable de l'émission SF, c'est-à-dire le couplage dipôle-dipôle induit par la fluctuation du champ électromagnétique dans le vide. La flexibilité de la cavité choisie permettra une étude approfondie de la physique de la SF et, de manière ultime, de la transition du laser conventionnel à celui basé sur la SF. Pour exploiter pleinement les résultats expérimentaux obtenus, le projet CSUPER2 bénéficiera d'un soutien théorique solide sur les effets collectifs de l’interaction lumière-matière. Les études théoriques des propriétés d'émission collective dans les super-réseaux de pNCs seront réalisées en considérant précisément l'effet du désordre, ainsi que l'effet du couplage de la cavité.

La récente démonstration d'émission de lumière dans les alliages de SiGe hexagonal à gap direct en fait un concurrent solide des semi-conducteurs classiques de type III-V. Cependant, les propriétés d'émission du SiGe hexagonal rencontrent plusieurs défis, que constituent le cadre du projet TULIP. L'objectif principal du projet TULIP est l'ingénierie de l'émission de lumière dans SiGe hexagonal avec les objectifs clés suivants : - Ajuster la plage de longueurs d'onde d'émission, en passant du moyen infrarouge au proche infrarouge et au spectre visible. - Obtenir un gap direct pour les compositions riches en silicium. - Passer d'un régime d'émission spontanée à un régime d'émission stimulée. Pour réaliser ces objectifs, notre stratégie repose sur la modification de l'émetteur lui-même, en ajustant la taille, les contraintes, le dopage et la morphologie. Le consortium regroupe des experts aux compétences complémentaires, couvrant la modélisation, la fabrication et la caractérisation de ces émetteurs de lumière

Les matériaux granulaires et les suspensions sont les deuxièmes matériaux les plus manipulés par l'homme. Leur utilisation, par exemple dans l'impression 3D de poudres métalliques, est confrontée à deux défis : la transition de blocage (divergence de la viscosité effective) et le colmatage des constrictions (comme le colmatage des buses d'injection dans les imprimantes 3D). Le projet propose d'étudier une nouvelle approche de ces deux défis : l'utilisation de parois élastiques pour faciliter l'écoulement et réduire la probabilité de colmatage des constrictions. Cette nouvelle approche s'inspire de travaux numériques récents montrant que les parois élastiques réduisent la viscosité effective des suspensions. Le projet vise à développer une preuve de concept de buse d'injection qui ne se colmate pas. Pour ce faire, le projet répondra expérimentalement aux deux questions suivantes : comment l'élasticité des parois diminue-t-elle la viscosité effective d'un matériau granulaire et comment l'élasticité d'une constriction réduit-elle la probabilité de colmatage ? Le développement de buses d'injection innovantes, sans colmatage, et l'amélioration du contrôle de l'écoulement des matériaux granulaires constituent une réponse au défi actuel de réduction de l'utilisation des ressources naturelles et de l'énergie.

La France est le deuxième producteur mondial de vin et son industrie subit des transformations majeures en réponse au changement climatique et aux préoccupations sociétales. La fermentation vinicole est exothermique, mais elle est généralement réalisée à basse température pour atteindre la teneur finale souhaitée en arômes, ce qui la rend très énergivore. Le défi est de réduire son empreinte énergétique, tout en maîtrisant la qualité organoleptique des vins. Pour relever ce défi, notre projet mobilise et développe de nouveaux outils. La cinétique de fermentation et un grand nombre (jusqu'à 20) de composés aromatiques cibles seront mesurés en ligne. Sur la base d'un modèle dynamique du procédé et de l'état estimé, une optimisation multiobjectif sera effectuée périodiquement (ex. quotidiennement) afin de déterminer les meilleurs compromis possibles entre la consommation d'énergie et les objectifs aromatiques. Des outils originaux de visualisation en grande dimension et d'aide à la décision permettront à l'opérateur humain de sélectionner la stratégie optimale à mettre en œuvre en temps réel, avec une charge mentale réduite. Une loi de commande avancée réalisera les actions nécessaires, telles que l'application de profils de température variables dans le temps et des ajouts multiples d'azote. Notre projet rassemble des compétences en matière de vinification, de mesure en ligne des molécules volatiles, de modélisation dynamique des bioprocédés, d'optimisation multiobjectif, de visualisation et d'interaction homme-machine, ainsi que d'estimation de l'état et de commande des systèmes dynamiques. La méthodologie proposée fera l'objet d'une démonstration expérimentale à l'échelle de laboratoire. Les bénéfices attendus sont une plus grande agilité dans la programmation de la production dans les caves, une empreinte énergétique réduite, une qualité organoleptique du vin mieux maîtrisée et personnalisée, et une flexibilité accrue dans la gestion des cuves et des frigories.

En dépit d’avancées scientifiques considérables dans le domaine de la robotique collaborative, l’application de ces connaissances au domaine de l’industrie reste extrêmement faible. Pourtant, les mutations technologiques à l’œuvre dans le domaine de la robotique collaborative pourraient profondément modifier l’interaction entre l’humain et la machine. Pour que la robotique collaborative puisse réellement atteindre ce niveau de maturation et fournir une assistance à des opérateurs humains qualifiés, de nombreuses questions de recherche sont à traiter. Parmi ces questions, celle de la lisibilité du système robotisé par l’utilisateur constitue le propos de ce projet. Nous nous inspirons du cadre théorique de l’action conjointe (i.e., action nécessitant la coordination avec un autre agent humain). Il est aujourd’hui accepté que la production d’action conjointe repose sur l’échange d’informations entre les partenaires ; notamment, sur la capacité à inférer les intentions d’autrui. Ainsi, de nombreux auteurs soulignent que le partage des intentions des agents, avant comme au cours de l’action, est un élément essentiel à la coopération9. Dès lors, nous faisons l’hypothèse que la lisibilité des intentions du système robotisé est un élément clef de leur prédictibilité, et, par extension, des capacités de l’opérateur humain à interagir de manière efficiente (i.e., atteindre un niveau de performance acceptable tout en minimisant le cout cognitif) avec des systèmes robotisés fortement automatisés. Le projet a pour objectif d’explorer 1/ le lien entre lisibilité des intentions du système robotisé et sa prédictibilité, 2/ l’impact de cette prédictibilité sur la performance et le coût cognitif lié à la réalisation d’une tâche commune, 3/ comment le niveau de prédictibilité du système évolue avec l’apprentissage, et 4/ quel cadre générique de formulation de la commande robotique peut permettre l’expression riche de modalités de communication de l’intention.

Les principales causes de la surcharge des salles d’opération d’urgence (SOU) sont la demande croissante de chirurgies urgentes et la pénurie de personnel médical. Les effets de la surcharge peuvent malheureusement se répercuter sur l’ensemble de l’hôpital, entraînant une mortalité hospitalière plus forte, des séjours plus longs et des coûts plus élevés. Le projet DOSE est motivé par ce contexte, où il devient crucial de repenser l'ingénierie des opérations et l'optimisation des SOU. DOSE vise à développer une approche multidisciplinaire basée sur les données pour optimiser les parcours de soins des patients des SOU. Spécifiquement, nous visons à 1) développer une approche basée sur les données pour une modélisation précise et complète des parcours de soins ; 2) élucider les indicateurs de performance (KPI) de la qualité des soins à l'aide de techniques d’IA et d'expertise médicale, développer un modèle de qualité de vie au travail du personnel avec les sciences humaines et sociales (SHS), et développer une approche médico-économique pour les analyses coût-efficacité ; 3) déterminer les stratégies optimales pour l’ordonnancement dynamique des activités du parcours tenant compte de ces KPI, et intégrer les résultats dans un jumeau numérique pour l’aide à la décision en temps réel. DOSE améliorera la production de soins aux SOU en exploitant les outils de l'industrie 4.0 tels que le big data, l'optimisation basée sur les données et le jumeau numérique. Il sera réalisé en collaboration avec l'hôpital La Pitié Salpêtrière, et avec des données extraites de l'Entrepôt de Données de Santé. La dimension et la nature stochastique et dynamique des problèmes posés, ainsi que l’ambition de centrer les bénéfices et impactes sur les patients et le personnel médical sont les défis de ce projet. DOSE vise des contributions pluridisciplinaires à la littérature sur la science des données, l'optimisation stochastique, la simulation, la médecine, l'économie de la santé et les SHS.

Les condensats biomoléculaires (biocondensats) sont des structures sans membrane qui contribuent à des fonctions biologiques essentielles grâce à leur capacité à concentrer sélectivement les molécules. La plupart du temps, la formation des biocondensats est réversible, mais des transitions liquide-solide anormales entraînant une agrégation irréversible peuvent se produire en cas de stress prolongé, de vieillissement ou de mutations, comme c'est le cas dans les troubles neurodégénératifs, mais aussi dans une grande variété d’infections virales et de cancers. Alors que la séparation de phase est un phénomène bien connu en chimie des polymères, les mécanismes qui sous-tendent les transitions de phase intracellulaires restent mal compris en raison de l'absence de techniques permettant de sonder ces processus dans les cellules vivantes. Ces dernières années, une nouvelle microscopie quantitative basée sur la diffusion Brillouin de la lumière a été proposée. Les spectres Brillouin, résultant de l'interaction de la lumière laser avec les fluctuations de densité, peuvent être interprétés comme la réponse de l'échantillon à une compression uniaxiale infinitésimale à des échelles de temps de l'ordre de la picoseconde. Le décalage de fréquence et la largeur de raie peuvent être formellement associés à la viscoélasticité de compression du matériau. Cette approche a été largement utilisée depuis les années 70 pour caractériser liquides, gels et les transitions de phase dans les solutions de polymères. Dans ce projet, nous ferons passer la microscopie Brillouin au niveau supérieur en sondant pour la première fois les élasticités de compression et de cisaillement afin de caractériser les transitions de phase dans les cellules. Nous étudierons les caractéristiques physiques des biocondensats dans les cellules individuelles et caractériserons la dynamique des transitions de phase dans des conditions contrôlées et dans des environnements pathologiques.

Le virus respiratoire syncytial (VRS) est un agent pathogène majeur chez les nourrissons et la principale cause de bronchiolite infantile et de pneumonie virale dans le monde. Il s'agit également d'un pathogène majeur, mais souvent non diagnostiqué, chez les personnes âgées fragiles, contribuant à la morbidité et à la mortalité hivernale souvent attribuées à la grippe. Le VRS s’assemble et bourgeonne à partir de la membrane plasmique de la cellule hôte en formant des particules virales infectieuses principalement filamenteuses. L'ensemble minimal de protéines du VRS requis pour la formation des filaments est la protéine de matrice (M), la phosphoprotéine (P) et la queue cytoplasmique de la glycoprotéine de fusion (FCT). L’étape clé est l’interaction de la couche de M qui se forme au niveau des sites d’assemblage au feuillet interne de la membrane plasmique cellulaire. Bien que nous disposions désormais d’une meilleure vue d’ensemble de l’organisation structurale du virus bourgeonnant, la compréhension du mécanisme d’assemblage des filaments attend encore une analyse structurale détaillée des différents complexes protéiques viraux et de leurs interactions avec les lipides de l’hôte. Nous avons récemment montré que les dimères de M se lient sélectivement aux lipides phosphatidylsérine (PS) et que l'oligomérisation de M sur les membranes biomimétiques favorise leur regroupement in vitro. En nous appuyant sur cette découverte, nous proposons maintenant de comprendre comment la protéine M fonctionne comme facteur central de l’assemblage du VRS via l’interaction avec les lipides et le recrutement d’autres composants viraux. Plus précisément, nous allons 1) étudier le rôle de la phosphorylation de M, l'équilibre dimère/oligomère de M et l'effet de P sur la liaison et le regroupement M-PS in vitro des membranes biomimétiques ; 2) acquérir des connaissances morphologiques et structurales sur l'organisation de M à l'échelle nanoscopique, sur une membrane lipidique et examiner les impacts de P et F sur cette organisation in vitro ; 3) évaluer la déformation des membranes par M seule ou en présence de P et F/FCT in vitro sur des vésicules géantes, et étudier le recrutement lipidique par M au sites d'assemblage du VRS dans les cellules ; et 4) obtenir des informations structurales en 3D sur les pseudo-filaments de VRS in situ. Le prohet est divisé en quatre parties qui associent la biochimie des interactions lipides-protéines, la microscopie de fluorescence de super-résolution et la détermination de structure 3D à une résolution nanoscopique par cryo-EM/ET. Le consortium possède une expertise complémentaire dans les aspects moléculaires et structurales de l’assemblage et du bourgeonnement de virus, de la cryo-EM/ET, des études d’interaction virus-lipides et des techniques de microscopie à fluorescence en super-résolution, permettant d’atteindre avec succès les objectifs du projet. Nous anticipons que nos travaux résulteront en une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires d’assemblage et de bourgeonnement du VRS. Cela pourrait aider à découvrir de nouvelles cibles antivirales et, à terme, à améliorer le développement de vaccins basés sur des particules pseudo-virales. De plus, les méthodes et concepts développés au cours de ce travail seront utiles pour étudier l'assemblage d'autres Mononegavirales.

De nombreuses maladies dégénératives sont liées au mauvais repliement de protéines et au dépôt d'amyloïdes dans les tissus affectés. Nous (Copic) avons montré que la protéine PLIN4 se lie de manière spécifique et stable à la surface des gouttelettes lipidiques (LD), organelles essentielles au maintien de l'homéostasie des lipides, grâce à une hélice amphipathique (AH) extrêmement longue et répétitive qui régule la taille des LD. Récemment, une expansion répétée dans PLIN4 a été identifiée chez plusieurs familles souffrant d'une myopathie vacuolaire distale qui entraîne une perte de la fonction musculaire squelettique. Cette expansion entraîne une augmentation de la longueur de l'AH de Plin4 dans une région que nous avons montré être fortement amyloidogénique (Copic, Bousset). Cette découverte suggére que la formation d'amyloïdes PLIN4 pourrait être la cause de cette maladie. L'objectif de notre travail est d'étudier les transitions structurales de la Plin4 entre sa forme liée aux LD et sa forme amyloïde et de comprendre l'influence des LD sur la formation des fibrilles. Nous utiliserons la cryo-EM (Bousset) et l'AFM pour analyser la diversité structurelle des fibrilles de Plin4 formées dans différentes conditions, ainsi que la structure des assemblages de Plin4 sur des surfaces lipidiques. Nous évaluerons comment la séquence répétée de Plin4 et les surfaces lipidiques influencent la formation d'amyloïdes in vitro avec des protéines purifiées et des LDs artificielles. Nous utiliserons la levure de boulanger comme modèle pour évaluer comment la composition lipidique cellulaire et les voies de contrôle de qualité des protéines influencent l'agrégation de Plin4 (Albanèse). Nous étudierons comment l'expansion de Plin4 influence sa fonction dans des modèles cellulaires de mammifère. Enfin en utilisant la drosophile (Tsai), nous étudierons pourquoi, avec le vieillissement, l'expansion de Plin4 affecte le tissu musculaire mais pas le tissu adipeux, et si les effets toxiques de la forme étendue de Plin4 peuvent être améliorés par le régime alimentaire.

La vinculine joue un rôle essentiel dans l'adhérence cellulaire en renforçant l'ancrage des récepteurs intégrines au cytosquelette d’actine pendant la mécanotransduction. Shigella, l'agent de la dysenterie bacillaire, cible la vinculine par l’intermédiaire de l'effecteur IpaA durant l'invasion des cellules épithéliales. Nous avons observé qu’IpaA induit des changements allostériques majeurs de la vinculine conduisant à son oligomérisation via son domaine de tête. Contrairement à l'activation canonique, les oligomères de vinculine induits par l'activation d'IpaA, appelée supra-activation, gardant une empreinte persistante de l'état activé. Ces propriétés expliquent la capacité de quelques molécules d'IpaA à favoriser une forte adhérence cellulaire. Nos résultats suggèrent que la supra-activation de la vinculine se produit également lors de la mécanotransduction. Nous développerons une combinaison d'études structurelles pour caractériser la fonction des oligomères de la vinculine au cours de l'adhésion cellulaire et de l'invasion bactérienne. Nous établirons les structures des trimères des deux premiers domaines de la vinculine impliqués dans la trimérisation induite par IpaA par cryomicroscopie électronique. Nous caractériserons le mécanisme d'oligomérisation de la vinculine induite par IpaA ainsi que l'interaction des oligomères avec les filaments d'actine en utilisant la microscopie à force atomique à haute vitesse. Nous étudierons la formation de ces oligomères lors de la mécanotransduction à l'aide d'un test in vitro impliquant des micro-motifs et des protéines purifiées reconstituant la machinerie de contraction de l'actomyosine. Enfin, nous caractériserons le rôle des oligomères de vinculine dans la formation de structures d'adhésion cellulaire et l'invasion de Shigella dans les cellules en culture. VITAL devrait apporter des avancées fondamentales sur les processus de l'adhérence cellulaire et de l’invasion bactérienne.

Les cellules utilisent la régulation allostérique comme mécanisme fondamental pour contrôler des processus critiques au niveau moléculaire. Les approches in silico de simulation moléculaire permettent des analyses détaillées et comparatives de la régulation allostérique, surtout lorsqu'elles sont associées à des données de cryo-EM et de méthodes biophysiques telles que le FRET à molécule unique (single molecule FRET, smFRET). Les canaux K+ à rectification entrante (Kir) contrôlent la perméation des K+ dans divers tissus, leur présence est ubiquitaire chez l’humain. Ce sont d’importants régulateurs de la signalisation électrique dans le cerveau, les muscles, le système cardiovasculaire. Ce sont également d’importants régulateurs dans les fonctions rénales. L’ouverture du canal est régulée par des modulateurs comme PIP2, des lipides anioniques, des microARN (miR1). Les mutations sur Kir2.1 causent de nombreuses pathologies comme le syndrome d’Andersen (AS). L'objectif est d’élucider le réarrangement dynamique des canaux Kir et des voies de régulation allostériques qui interviennent lors de l’ouverture du canal. Nous étudierons l’effet des régulateurs tels que le PIP2, les lipides anioniques et le miR1 ainsi que l’impact de deux mutants médicalement importants et potentiellement allostérique : R312H, un mutant perte de fonction et M301K, un mutant gain de fonction. Malgré les connaissances biochimiques détaillées des canaux Kir, le mécanisme par lequel les canaux Kir sont régulés reste vague. Comment les mutations rendent le canal dysfonctionnel reste également inconnu. Ce projet combine des approches expérimentales et théoriques innovantes qui intègre de la biologie structurale (cryo--EM) et biophysique de pointe (smFRET afin d'étudier la dynamique du canal) et de la résonance plasmonique de surface (SPR). Pour accéder aux nombreux états de transition, (difficile expérimentalement) nous utiliserons des méthodes in silico, notamment une méthode computationnelle (MDeNM) récemment développée par le partenaire 2. A l'issue de ce projet, les structures à haute résolution du Kir2.1 WT humain et des mutants apo- et en complexe avec des modulateurs tels que PIP2, des lipides anioniques et le miR1 seront révélées. Les voies de régulation allostériques impliquées dans l’ouverture du canal et la compréhension de l'impact des mutations pathogènes sur la structure, la dynamique et la fonction des canaux Kir seront dévoilées. Ce travail pourra être fondateur pour la mise en place de nouvelles stratégies thérapeutiques et en particulier le développement d’une classe innovante de médicaments à base d’ARN afin de traiter les pathologies musculaires, cardiaques et osseuses associés aux canalopathies dont le syndrome d’Andersen. Les axes e travail de KirFlex sont : i) Déterminer les structures à haute résolution du Kir2.1 WT humain et des mutants en complexe ou non avec PIP2, des phospholipides anioniques et un miR1 spécifique. ii) Étudier la fonction et la dynamique de ces canaux (WT et mutants) en utilisant smFRET et SPR. iii) Utiliser des méthodes informatiques pour interpréter et intégrer les résultats expérimentaux afin de déchiffrer les voies de régulation allostériques impliquées dans l’ouverture du canal et comprendre le mécanisme moléculaire du dysfonctionnement des mutants. Le consortium est transdisciplinaire et rassemble deux équipes complémentaires avec une expertise reconnue dans le domaine de la structure et fonction des canaux ioniques (Vénien-Bryan C, IMPMC- Sorbonne Université Paris partenaire 1), et dans l'intégration d'expériences et de méthodes informatiques pour étudier la dynamique macromoléculaire (Pasi M, ENS Paris-Saclay, partenaire 2). Le projet est ambitieux mais reste réaliste, compte tenu de l'expertise des partenaires et des résultats préliminaires déjà disponibles.

Staphylococcus aureus relies on three Fem proteins to synthesize the pentaglycine bridges (Gly5) within its peptidoglycan (PG), a fundamental and specific component of the bacterial cell wall. Our major aim is to understand the molecular mechanisms that underlie the specificity of Fem proteins in recognizing native non-proteinogenic Glycyl-tRNAs (NP-tRNAs), which carry unique determinants. How the three Fem proteins successively recognize these unusual tRNAs to form the pentaglycine is still not known. To achieve this, our project will employ an integrative approach, combining in vivo experiments with advanced structural biology techniques, including Cryo-EM and X-ray crystallography, and chemical synthesis of lipid precursors and tRNA-based inhibitors. By exploring Fem protein-tRNA complex formation, we intend to gain detailed structural insights into the recognition process, shedding light on the specific molecular interactions that govern this pivotal step. The SatRNAsPG project comprises three main tasks, each contributing unique insights into the formation of pentaglycine bridges in S. aureus PG. These tasks are independent yet complementary: (i) Understanding NP-tRNA Recognition: Through in vivo and in vitro analyses, we aim to elucidate how native NP-tRNAs are specifically recognized by Fem proteins, exploring complex organization and RNA modification analysis. (ii) Structural Studies: Investigation of native Fem-NP-tRNA-lipid and glycyl-tRNA synthetase (GlyRS) - NP-tRNA complexes will shed light on molecular interactions underlying pentaglycine bridge formation and NP-tRNA aminoacylation, utilizing cryo-EM and X-ray crystallography techniques. (iii) Impact of tRNA Modifications and dynamics of PG: Analyzing how modifications on native tRNAs influence Gly5 formation and PG composition under infection-related conditions and in clinical strains with varying antibiotic sensitivity will provide insights into the dynamics of this crucial bacterial barrier. The network lies in the combination of complementary expertise including RNA biology and deep mechanistic insights in the study of staphylococcal pathogenesis and virulence, development of MS approaches linked to RNA biology (P1: S. Marzi); tRNA and lipid biochemistry and chemical synthesis of tRNA and lipid derived substrates and inhibitors (P2: M. Fonvielle); state of the art structural analysis of RNA-protein complexes (P3, B. Klaholz). This synergy represents a unique opportunity to unite biochemical, genetics, structural and chemistry, in a common effort to take up this challenge of determining how the peptidoglycan if formed and is regulated in this major human pathogen and to open new avenues for therapeutic applications.

L'instabilité génomique liée au vieillissement peut causer des maladies graves. Les télomères, en se raccourcissant, déclenchent cette instabilité en provoquant la sénescence cellulaire. Les mécanismes de cette instabilité génomique, que nous appelons GITTE, restent à définir. Notre principal objectif est de comprendre comment l'érosion des télomères initie l'instabilité du génome. Nous avons développé le système "FinalCut" dans Saccharomyces cerevisiae pour examiner l'érosion d'un télomère individuel et ses conséquences. Nos résultats indiquent que le télomère le plus court dans une cellule joue un rôle clé dans le déclenchement de l'instabilité génomique. Nous émettons l’hypothèse que lorsque la télomèrase est absente, le premier télomère à atteindre une longueur critique subit des changements structurels spécifiques, entraînant l'arrêt de la division cellulaire et le GITTE. Notre projet se compose de quatre objectifs principaux : 1. Comprendre comment le télomère le plus court devient dysfonctionnel et déclenche le GITTE. 2. Explorer le rôle des altérations de la structure chromosomique dans le GITTE. 3. Examiner l'impact des espèces réactives de l'oxygène (ROS) dans la dysfonction des télomères et le GITTE. 4. Analyser comment les mécanismes du GITTE contribuent à l'hétérogénéité observée dans la sénescence réplicative. Pour aborder la variabilité inhérente à la biologie des télomères et à la sénescence cellulaire, ainsi que la rareté du GITTE, nous utiliserons la microfluidique, la modélisation mathématique et le système FinalCut pour révéler les bases moléculaires du GITTE. Notre projet vise à établir un cadre conceptuel qui lie la longueur des télomères à la capacité de prolifération cellulaire. Cela pourrait conduire à l'identification de cibles thérapeutiques potentielles pour moduler la sénescence cellulaire ou prévenir les maladies liées au GITTE.

Le suppresseur de tumeur SLX4 contribue au maintien de la stabilité du génome en coordonnant l’activité d’une panoplie de partenaires impliqués dans le contrôle du cycle cellulaire et la réparation de l’ADN. Nous avons récemment identifié une nouvelle fonction inattendue de SLX4 qui inhibe via son interaction avec la protéine MSH2 la voie de réparation des mésappariements (MMR). SLX4 était connue pour interagir avec MSH2 mais la signification de cette interaction était restée inexplorée pendant de nombreuses années. Une étude récente a décrit la stimulation par le complexe MSH2-MSH3 (MutSß) de la résolution de structures secondaires de l’ADN par SLX4 et ses partenaires endonucléasiques mais rien n’était connu de l’influence de SLX4 sur le MMR. Nos travaux établissent que SLX4 interagit avec MSH2 via un motif SHIP-box (MSH2-Interacting Peptide), identifié dans le domaine N -terminal de SLX4, qui permet l'interaction avec MutSa (MSH2-MSH6) ou MutSß. En utilisant des agents alkylants dont la toxicité passe par la formation d’adduits O6methylguanine (O6meG) et l'activité du MMR, nous avons démontré que SLX4 inhibe le MMR dépendant de MutSa. Nos résultats soulèvent des questions fondamentales : Pourquoi un acteur clé dans le maintien de l’intégrité du génome, tel que SLX4, interfère-t-il négativement avec une voie de réparation aussi importante que le MMR? Cette inhibition s'applique-t-elle également aux mésappariements non modifiés? La modulation du MMR par SLX4 est-elle limitée à des loci génomiques spécifiques au niveau desquels SLX4 intervient? Quelle est la régulation spatio-temporelle de l'interaction entre SLX4 et MutSa et MutSß? Ce projet aborde ces questions fondamentales en combinant des études in silico, biochimiques, structurales et cellulaires avec des approches protéomiques et de criblage génétique.

Des événements de polyploïdisation sont visibles chez diverses espèces de champignons, de plantes et d’animaux. La polyploïdie est clé pour l’adaptation, la spéciation et la tumorigenèse. Cependant, l’origine, la structure et l’évolution des populations polyploïdes ne sont pas toujours claires, et l’architecture précise de leur génome complexe est mal connue. Si le séquençage et l’assemblage des génomes sont désormais monnaie courante, le phasage et l’assemblage d’haplotypes de génomes polyploïdes restent un véritable défi. La détermination des haplotypes dans les polyploïdes est biologiquement pertinentes et constituent une étape essentielle afin de mieux comprendre l'évolution des polyploïdes ainsi que leur stabilité par exemple. Nous proposons de tirer parti de l’organisme modèle, la levure, pour disséquer l’architecture génomique complexe des génomes polyploïdes. Pour cela, nous allons nous concentrer sur différentes espèces de levures, en capturant des événements d’auto- et d’allopolyploïdie. Nous séquencerons des populations polyploïdes (environ 630 génomes) par séquençage à lecture longue. L’un des principaux défis sera de développer des stratégies pour phaser et assembler des génomes polyploïdes. L'ensemble de données générées nous permettra d'aborder un grand nombre de questions concernant l'évolution des génomes polyploïdes. Deuxièmement, nous explorerons l’impact de la ploïdie sur le paysage phénotypique. Nous étudierons un grand nombre de caractères (des milliers par isolat), réaliserons des études d'association pangénomique et décortiquerons l'architecture génétique de caractères complexes chez les polyploïdes. Enfin, nous nous concentrerons sur l'instabilité génomique et le potentiel adaptatif des événements de polyploïdisation via des évolutions expérimentales. Nos travaux permettront d'intégrer la polyploïdie dans une étude génomique des populations afin de d’étudier les impacts de la variation du niveau de ploïdie sur les populations.

Seulement 2 % du génome humain code pour des protéines, le reste étant communément décrit comme la face sombre du génome, incluant pseudogènes, éléments répétés et gènes non codants. La majeure partie du génome caché est exprimée spécifiquement au type de cellule, au tissu ou à la pathologie. De plus, des données récentes montrent que le génome caché est largement traduit en micropeptides, dont certains présentent des fonctions cellulaires, ou sont source de néo-antigènes (neoAg). Ces derniers suscitent un intérêt en tant que cibles potentielles pour entrainer la réponse immunitaire. Cependant, l’identité des ARN cachés reste largement méconnue, tout comme les mécanismes de régulation contrôlant leur expression, de la dégradation à la traduction. Le projet Dark-Ag consiste à (i) étudier les mécanismes de régulation de la dégradation et traduciton qui contrôlent les transcriptomes non référencés, (ii) identifier les peptides non référencés exprimés dans les lignées cellulaires humaines, et (iii) déterminer les caractéristiques d'immunogénicité des néoAg identifiés. En utilisant des approches originales « sans référence », de biologie cellulaire et d’immunologie de pointe, ce projet vise à éclairer le génome caché et à déverrouiller les déterminants de l’expression des néoAg. Les équipes de Morillon, Gautheret et Lantz forment un consortium interdisciplinaire unique, réunissant des experts de la découverte d'ARN, de la transcriptomique non codante et en immunologie, dans un environnement (Institut Curie, I2BC-CNRS) qui fournira toutes les plateformes de pointe, de la spectrométrie de masse au séquençage à haut débit.

Les génomes des mammifères sont segmentés en Domaines Topologiquement Associés (TAD) qui limitent la formation de boucles Enhancer-Promoteur (E-P) et d’autres processus biologiques. Les TAD sont formés par extrusion de boucles médiée par la Cohésine, qui est ensuite bloquée aux frontières des TAD. La plupart des frontières des TAD lient la protéine CTCF, mais elles présentent également un enrichissement en G-quadruplexes (G4) et en sites d'initiation de la transcription. Nous avons récemment montré que les frontières de TAD présentent à la fois un regroupement de site de liaison CTCF (plusieurs pics ChIP-seq) et plusieurs motifs de liaison à l'ADN au sein de ces pics. Cette juxtaposition des motifs au sein des pics s’est révélée particulièrement bénéfique pour la liaison de CTCF aux motifs de faible affinité, suggérant que ce regroupement local pourrait favoriser des synergies de liaison. En utilisant Nano-C, une nouvelle approche 3C multi-contacts, nous avons montré que les frontières des TAD ne sont pas imperméables et que les pics CTCF contribuent individuellement (mais partiellement) au blocage de l'extrusion des boucles. Le regroupement des pics améliore ainsi l’efficacité capacité globale du blocage de l'extrusion de boucles, et favorise donc la séparation des TADs. Nous émettons l'hypothèse que le blocage de l'extrusion de boucles aux frontières des TAD est définies par une grammaire de liaison de CTCF, et que le positionnement des nucléosomes, la transcription et les G4 ont un impact supplémentaire. Cette grammaire, codée par l'ADN, fournirait un moyen flexible pour réguler la perméabilité des frontières des TAD, permettant ainsi d’affiner la formation des boucles E-P et la régulation des gènes. Notre projet « InsulatorGrammar » vise à disséquer systématiquement comment la grammaire CTCF peut être utilisée pour réguler l’extrusion de boucles, permettant ainsi de moduler la formation des boucles E-P. Pour atteindre cet objectif, nous examinerons comment le regroupement local de motifs CTCF, codé par l’ADN, combiné à autres caractéristiques de la chromatine, crée des environnements chromatiniens favorables à la liaison de CTCF, et comment cette synergie affecte l’extrusion des boucles et le blocage des Enhancers. D’abord, nous utiliserons des cellules permettant la dégradation et le rétablissement chronométrés de CTCF afin de déterminer comment la grammaire CTCF (nombre, orientation et affinité des motifs) ainsi que d’autres caractéristiques de la chromatine, influent sur sa liaison. Ensuite, nous intégrons 50 éléments isolateurs synthétiques « concepteurs » qui varient en fonction de la grammaire CTCF et de la présence, ou non, de transcription et de G4 à proximité. A l’aide d’un nouveau système rapporteur pour les boucles E-P, nous déterminerons pour toutes ces lignées, l’influence de cette grammaire CTCF sur la liaison de CTCF et sur le blocage des Enhancers. De plus, un tiers de ces lignées sera analysée à l’aide d’une stratégie combinant une approche multi-omique approfondie avec une modélisation biophysique afin de dévoiler les caractéristiques sous-jacentes de la chromatine. Ces études révéleront comment la grammaire du CTCF et des autres caractéristiques chromatiniennes affectent réciproquement la liaison de CTCF, le positionnement des nucléosomes et la formation des G4. Ces connaissances structurelles seront ensuite reliées à l'impact fonctionnel sur le blocage de l'extrusion de boucles, les boucles E-P et l'organisation des TAD. Notre projet multidisciplinaire InsulatorGrammar générera une vision sans précédent comment le regroupement des sites CTCF peut agir en synergie avec d'autres caractéristiques de la chromatine pour assurer un réglage fin, codé par la séquence, des boucles E-P et de la régulation des gènes. Les résultats aideront à expliquer comment des changements plus subtils dans l’activité des gènes peuvent être introduits, avec des répercussions sur le développement, l’évolution et la maladie.

La bactérie du sol Bacillus subtilis (B.s) et la bactérie pathogène Staphylococcus aureus (S.a) sont apparentées et peuvent changer de mode de vie (cellules motiles, biofilms et spores) pour s'adapter à leur environnement. De plus, elles peuvent coexister en milieu hospitalier dans un biofilm mixte, protégeant S.a. de l'action des biocides. Ces différents mode de vie requièrent des programmes d'expression génique spécifiques. Les RNases et les ARN régulateurs (ARNreg) sont des régulateurs post-transcriptionnel clés de l'expression des gènes. Chez B.s. et S.a., les principales RNases de la maturation et de la dégradation des ARN sont l'endoribonucléase Y et l’exoribonucléase J1. Ces deux organismes possèdent aussi un paralogue de la RNase J1, la RNase J2, dont le rôle précis reste à déterminer. Des travaux antérieurs suggèrent que la RNase J2 a un nombre limité de cibles ARN chez B.s et S.a, mais qu'elle joue un rôle important dans la virulence et la formation de biofilms chez d'autres bactéries pathogènes telles que Streptococcus mutans. Cependant, les mécanismes de régulation du mode de vie par la RNase J2 restent à déterminer chez B.s et S.a. Le projet BaSaLS vise à explorer le rôle de la RNase J2 dans le contrôle du choix du mode de vie chez B.s et S.a, y compris dans les biofilms mixtes. Nos résultats préliminaires chez B.s montrent que l’absence de la RNase J2 stimule la formation de biofilms et que J2 est un régulateur positif du niveau de c-di-GMP, une molécule de signalisation clé dans le choix du destin cellulaire bactérien. Ce projet vise aussi à comprendre le mécanisme de cette régulation et la spécificité étroite de la RNase J2 par rapport à la RNase J1 dans les deux organismes. Enfin, les ARNreg jouent un rôle clé dans la régulation des décisions relatives au mode de vie bactériens et peuvent moduler l’accès des RNases en modifiant la structure de l'ARNm cible lorsqu’ils s’apparient. Leurs rôle dans ces mécanismes sera étudié chez B.s et S.a.

L'épissage alternatif (AS) est l'une des principales sources de diversité du transcriptome et du protéome chez les organismes supérieurs et influence fortement la diversité phénotypique. Les éléments cis-régulateurs situés dans les exons ou les introns influencent la SA par interaction avec des protéines agissant en trans, notamment des protéines riches en sérine/arginine, telles que la NUCLEAR SPECKLE RNA-BINDING PROTEIN A (NSRa), et des ribonucléoprotéines nucléaires hétérogènes, comme la GLYCINE- PROTÉINE 7 DE LIAISON À L'ARN RICHE (GRP7). En plus des pré-ARNm, les longs ARN non codants (lncRNA) se lient spécifiquement aux protéines NSRa et GRP7 et affectent leur fonction dans la régulation de l’AS des gènes cibles de NSRa et GRP7. Le projet EvoRNAs vise à tirer parti de l'évolution des interactions ARN-RNA binding protein (RBP) et de l'apprentissage automatique pour prédire les règles de reconnaissance de l'ARN de deux RBP clés hautement conservées et de leurs lncRNAs et ARNm interagissants avec elles, afin d'évaluer l'impact de ce mécanisme sur la génération de diversité dans l'épissage à travers différentes espèces. Pour éviter problème commun inhérent à la recherche de motifs conservés dans les ARNs basée sur l'homologie de séquence, nous proposons ici une nouvelle approche centrée sur les partenaires RBP hautement conservés (NSRa et GRP7) interagissant avec les lncARNs et les ARNm. En utilisant une approche multidisciplinaire incluant la biochimie de l'ARN, la biologie évolutive et la modélisation, nous (1) définirons la préférence de liaison à l'ARN de NSR et GRP7 parmi les espèces divergentes; (2) déterminerons la conservation fonctionnelle de l’action de ces protéines au cours de l'évolution ; (3) utiliserons l’apprentissage automatique pour définir les caractéristiques de la liaison de la RBP à l’ARNnc et (4) tester la robustesse du modèle pour prédire de nouveaux ARNnc impliqués dans des modèles d'épissage alternatifs à travers la lignée végétale, y compris les plantes cultivées. Le projet s'appuie sur une forte complémentarité de disciplines et d'expertises (biochimie et génomique des ARN, analyse et modélisation Evo-devo) au sein du consortium. Nous espérons que les résultats du projet EVORNA mettront en lumière les mécanismes moléculaires qui conduisent à la co-évolution des lncARN avec leurs partenaires protéiques RBP à travers les espèces. Plus généralement, les résultats et les méthodes des EvoRNA peuvent permettre de prédire les conséquences régulatrices de la variation génétique des lncARN et/ou des RBP (polymorphismes naturels ou variantes associées à une maladie) sur leur interaction et les conséquences régulatrices sur leur activité dans la régulation de l'épissage. Cela pourrait établir un nouveau mécanisme moléculaire pour le contrôle de l’AS chez les espèces évolutives distantes. Ces résultats peuvent avoir de vastes impacts pour comprendre la base de la variation nucléotidique sur les lncRNA et les partenaires RBP, allant de la sélection végétale à la prédiction de fonctions variables sur les mécanismes de la maladie.

La ségrégation des chromosomes au cours de la méiose dépend de la formation de crossovers (CO) entre les chromosomes homologues. La désignation progressive et la maturation des précurseurs de COs se produisent au sein d'une structure protéique appelée complexe synaptonémal (CS). L'objectif du projet MOROSCO est de décrypter la structure et le rôle du SC chez les plantes. Le SC est hautement conservé, mais ses composants présentent une homologie de séquence limitée entre espèces, rendant leur identification difficile. Récemment, grâce à un crible basé sur des données transcriptomiques et une étude structurelle basée sur le code Alfafold2 (AF2), les deux premières protéines végétales appartenant à l’élément central du SC ont été identifiées. SCEP1 et SCEP2 sont deux petites protéines « coiled-coil » formant un complexe localisé au centre du SC. En utilisant la cytologie à haute résolution, la microscopie d'expansion, la biochimie et les études structurales, la localisation et la structure de SCEP1, SCEP2 et SCEP3 (récemment identifiée) seront déterminées l'une par rapport à l'autre et par rapport aux autres composants du SC. Afin d'identifier d'autres partenaires du SC, le crible transcriptomique sera poursuivi chez A. thaliana. Pour mieux comprendre les observations contrastées de l'impact du SC sur la formation des COs, les relations entre le SC et les protéines contrôlant la maturation des COs seront systématiquement examinées. La plupart des protéines du SC identifiées ont une structure « coiled-coil » qui pourrait avoir un impact sur les performances du code AF2 en prédisant la spécificité de leurs interactions. La probabilité des interactions prédites avec l'AF2 sera solidement établie et des modèles structurels seront générés non seulement pour A. thaliana, mais aussi pour d'autres espèces telles que les mousses, les algues vertes ou des espèces apparentées éloignées, afin de comprendre comment les pressions évolutives se sont exercées sur l'architecture du SC

Les cassures double-brin (DSBs) sont parmi les lésions de l'ADN les plus délétères pour les cellules vivante, et sont réparées soit par Recombinaison Homologue (RH), soit par Non Homologous End Joining (NHEJ). Chez les bactéries, le modèle actuel de NHEJ implique deux protéines : Ku, qui se fixe aux extrémités d’ADN, et LigD, qui porte les activités polymérase, ligase et nucléase. Cependant, plusieurs observations indiquent que ce modèle est simpliste. Notamment, certaines bactéries codent pour plusieurs Ku et LigD, ce qui soulève des questions sur leurs contributions relatives à la réparation NHEJ : quelle est la composition/stoechiométrie de la machinerie NHEJ ? Plusieurs machineries co-existent-elles ? Une de nos hypothèses de travail est que la composition variable et/ou la multiplicité des machineries NHEJ confèrent aux bactéries la capacité de gérer la grande diversité chimique des extrémités d’ADN naturellement présentes aux DSBs. L’objectif principal du projet est de mieux comprendre les mécanismes de réparation NHEJ chez les bactéries. A cette fin, nous intégrerons des connaissances à partir de trois modèles bactériens, depuis le plus simple (Bacillus subtilis) jusqu’à ceux possédant une/des machinerie(s) NHEJ plus complexe(s) (Sinorhizobium meliloti and Streptomyces ambofaciens). Nous utiliserons une approche multidisciplinaire (génétique, interactomique, biochimie des protéines, biologie structurale) avec comme objectifs spécifiques de : i) reconsidérer la composition/stoechiométrie des machineries NHEJ ; ii) comprendre l’assemblage des composants sur l’ADN et la potentielle complémentarité des différents composants et/ou machineries ; iii) établir la structure des machineries en complexe avec l’ADN. Nous attendons de ce travail de nouvelles avancées sur ce mécanisme générique de réparation de l’ADN, amis aussi sur ses possibles interactions avec d’autres processus cellulaires, y-compris d’autres voies de réparation de l’ADN.

La macroautophagie consiste en la formation de vésicules spécialisées (autophagosomes) qui séquestrent puis délivrent des composants cellulaires dans la vacuole lytique pour dégradation. Les autophagosomes se forment de novo grâce à un processus en plusieurs étapes, réalisé par les protéines ATG. En situation de stress, des milliers d’autophagosomes se forment rapidement, nécessitant un apport de lipides conséquent pour leurs membranes. En plus d’être des éléments constitutifs, les lipides sont également importants en termes de qualité. Leurs nature et propriétés physico-chimiques régissent l'identité, l’activité, l'architecture et la dynamique des membranes. La manière dont les lipides sont mobilisés vers la formation/expansion des autophagosomes reste une question ouverte. Le transfert de lipides du RE vers le phagophore est probablement un élément majeur de l’expansion de cette membrane et plusieurs éléments indiquent que différentes populations d’autophagosomes se forment, décorées par des protéines ATG8 distinctes. La formation d'autophagosomes spécifiques requière-elle une machinerie et une source d'apport de lipides spécifiques ? Les deux laboratoires partenaires impliqués dans cette proposition ont rassemblé plusieurs éléments qui montrent qu’une famille spécifique de protéines de transfert lipidique (LTP) pourrait participer à la dynamique membranaire nécessaire à la formation des autophagosomes. Nous étudierons la manière dont les lipides sont mobilisés pour former les autophagosomes selon les tissus/types cellulaires/stress environnementaux, en explorant la fonction et la spécificité des candidats LTP identifiés. Nous allons (1) décortiquer la spécificité d’expression, de localisations et d’interactions des LTP aux différentes échelles ; (2) caractériser leurs activités et leurs fonctions dans la voie de l'autophagie et (3) explorer l'importance des interactions spécifiques LTP/autophagie au cours du développement et en réponse aux stress.

Les biomembranes délimitent la surface cellulaire et les organites et servent de plates-formes pour une multitude de processus moléculaires. La tension est une propriété majeure des membranes. Elle contribue de manière significative à la régulation de la déformation des membranes et à leur altération topologique lors des événements de fusion et de fission. Par conséquent, la tension membranaire est une propriété essentielle pour réguler la dynamique membranaire des cellules. Malheureusement, les données sur la tension endomembranaire et sa régulation sont limitées en raison du manque d'outils établis pour la mesurer, ce qui empêche une compréhension complète de la dynamique des organelles. L'objectif de cette proposition est de révéler de manière exhaustive les mécanismes moléculaires régulant la tension membranaire intracellulaire au cours de l'autophagie, une voie autodigestive caractérisée par des déformations endomembranaires majeures. En particulier, nous nous concentrerons sur la régulation de la tension membranaire par les moteurs actine-dépendants de la famille des myosines. Notre hypothèse est que les myosines non conventionnelles, Myo1B et Myo1C, connues pour réguler l'autophagie, potentiellement aidées par Myo7A également présente au niveau des lysosomes, exercent leurs fonctions distinctes en contrôlant la tension membranaire. Ici, nous effectuerons des mesures résolues en 3D de la tension de la membrane lysosomale grâce au développement d'une microscopie FLIM rapide et à haute résolution dans les cellules pendant l'autophagie (WP1). Nous combinerons cette approche avec des études mécanistiques de reconstitution in vitro à partir de vésicule unilamellaires géantes (GUV) et d’organites (WP2) et une analyse structure/fonction de ces moteurs (WP3). Notre étude multi-échelle permettra de fournir des détails sans précédent sur la façon dont les myosines non conventionnelles 1 et 7A régulent la tension membranaire au cours de l'autophagie.

Lorsque les plantules d'Arabidopsis germent dans l'obscurité sous la terre, elles s’engagent dans un développement skotomorphogénique. Ce processus de développement est essentiel pour faciliter l'émergence de la jeune plantule hors du sol. Dès que la plantule émerge à la lumière, un changement de développement drastique se produit, la photomorphogénese caractérisée par le verdissement, la biogenèse des chloroplastes et l'établissement de la photosynthèse dans la pousse. Ces premières transitions développementales sont marquées par des changements spectaculaires dans le métabolisme cellulaire, l'organisation subcellulaire et les états de transcription du noyau et des organites. Les travaux de nos équipes et d’autres, ont montré que : 1) L'émergence des plantules dépend de l'expression des gènes des plastes (PGE), même avant que ces organites ne commencent la photosynthèse. 2) Elle est associée à des changements globaux dans l'architecture et l'activité du noyau et des organites. 3) Le messager nucléotidique guanosine tétraphosphate (ppGpp) joue un rôle dans la régulation de la PGE et de la photosynthèse. Sur la base de données préliminaires, le projet GODESS vise à comprendre comment le ppGpp orchestre les fonctions des plastes et du noyau lors de l'émergence chez Arabidopsis. En utilisant un dispositif expérimental simulant des conditions défavorables du sol, nous combinerons du phénotypage à plusieurs échelles avec du profilage métabolique, transcriptionnel et biochimique des lignées mutantes d'Arabidopsis dans lesquelles le métabolisme du ppGpp est modifié. Grâce à ces recherches, nous aspirons à approfondir notre compréhension de la manière dont les plantes s'adaptent à des conditions défavorables du sol pour assurer le processus d’émergence. En plus, nous prévoyons que les connaissances tirées de ce projet contribueront à l'amélioration des méthodes visant à renforcer la vigueur des plantules et ainsi les rendements des cultures face aux changements climatiques

Les propriétés mécaniques cellulaires régulent plusieurs processus biologiques, notamment la prolifération, la différenciation, la migration et l'adhésion. Par conséquent, leur dérégulation est impliquée dans plusieurs pathologies humaines, notamment le cancer et le vieillissement. Les ovocytes sont de grosses cellules qui ne prolifèrent pas, ne se différencient pas, ne migrent pas et n'adhèrent pas. Cependant, la régulation de leurs propriétés mécaniques est essentielle pour générer des ovocytes avec un potentiel de développement optimal afin de produire un embryon sain après la fécondation. Il est frappant de constater que les défauts mécaniques sont assez fréquents dans les ovocytes de mammifères. En particulier, les ovocytes humains trop rigides ne présentent pas d'altérations morphologiques majeures qui pourraient être évaluées par une simple inspection visuelle en médecine reproductive, mais produisent des embryons qui cessent de se développer après la fécondation pour des raisons inconnues. Le projet "CoPOcyte" vise à comprendre comment une tension corticale accrue réduit le potentiel de développement des ovocytes de mammifères. Étant donné la difficulté de réaliser des études exploratoires sur des ovocytes humains, nous aborderons notre question chez la souris, avant de revenir à l'homme. Nous avons développé un outil pour rigidifier les ovocytes de souris en exploitant la variabilité naturelle en actomyosine du cortex ovocytaire. Nos résultats préliminaires montrent un phénotype nouveau : les ovocytes trop rigides se polarisent spontanément, accumulant de l'actomyosine dans une région corticale peu après l'entrée dans la première division ovocytaire (méiose I), alors que la polarité est normalement établie des heures plus tard à la fin de la méiose I chez les mammifères. Il est intéressant de noter que plusieurs types de cellules somatiques se polarisent spontanément suite à une tension corticale excessive, régulant ainsi leur mode de migration. Les ovocytes ne migrant pas, il est peu probable que l'effet cellulaire d'une polarisation spontanée soit sur le mouvement global de la cellule. Notre hypothèse, étayée par des données préliminaires, est que la polarisation spontanée des ovocytes se traduit par des mouvements aberrants à l'intérieur de la cellule, affectant l'organisation du cytoplasme, y compris le fuseau et les organelles, ce qui diminue le potentiel de développement de l'ovocyte. Notre projet testera cette hypothèse, en utilisant une combinaison d'approches de pointe en biologie cellulaire, biophysique, modélisation théorique et intelligence artificielle, rendue possible par le haut degré de complémentarité de notre consortium unique, composé d'experts en biologie cellulaire (équipe Terret), biophysique (équipe Campillo) et médecine (équipe Labrune). - Dans un premier temps, nous caractériserons les mécanismes sous-jacents à la polarisation ovocytaire précoce induite par une tension excessive du cortex chez la souris. - Ensuite, nous explorerons les conséquences fonctionnelles de la polarisation ovocytaire précoce sur le développement de l'ovocyte et de l'embryon précoce chez la souris. - Enfin, nous déterminerons si nos résultats sont conservés dans les ovocytes humains en quantifiant si les ovocytes humains soumis à une tension corticale accrue se polarisent aussi précocement comme chez la souris, et nous en évaluerons les conséquences. Nous espérons identifier un nouveau mécanisme cellulaire sous-jacent à l'échec du développement dans les ovocytes de mammifères et appliquer nos résultats pour mieux comprendre les origines de l'infertilité chez l'homme.

La réponse inflammatoire incontrôlée est une pathologie multi-organes, qui, comme observé lors de la pandémie de la COVID, entraîne des perturbations de l'hémostase, de la fonction vasculaire et/ou cardiaque. Ces réponses inflammatoires sont associées à une dérégulation du signal calcique impliquant des réserves intracellulaires de calcium qui sont remplies par des pompes à Ca2+ de type SERCA. Nous avons récemment montré qu'une nouvelle voie de signalisation impliquant la mobilisation par le NAADP (Nicotinic Acid Adenine Dinucleotide Phosphate) du Ca2+ des réserves remplies par SERCA3, était nécessaire pour l'activation complète des plaquettes. Cette signalisation semble être partiellement conservée dans l'environnement cardiovasculaire, car nous avons identifié un rôle pour SERCA3, le NAADP ou la cible du NAADP, les two-pore Channel (TPC), dans les plaquettes, les cellules musculaires lisses vasculaires, les cellules endothéliales ou les cardiomyocytes. Nos données préliminaires suggèrent que cette voie de signalisation joue un rôle clé dans la physiologie vasculaire et cardiaque pouvant offrir une nouvelle approche thérapeutique multi-cibles. L'objectif du projet CaNvas est de caractériser les composants moléculaires clés de la voie NAADP/SERCA3 déclenchant son activation et d'étudier leur impact sur la régulation du système vasculaire (hémostase, contraction des cellules musculaires lisses vasculaires, perméabilité endothéliale, fonction cardiaque). Nous nous concentrerons principalement sur deux points critiques de cette voie qui sont conservés dans toutes les cellules : les canaux TPC et les enzymes produisant le NAADP (CD38 et SARM1). Cette proposition s'appuie sur l'expertise des différents partenaires, qui collaborent déjà et ont produit les résultats préliminaires. Les animaux déficients pour les protéines ciblées sont déjà hébergés dans nos installations et des procédures de modélisation de l'inflammation sont couramment réalisées dans nos laboratoires.

Les arythmies ventriculaires (AVs) sont un problème majeur dans la prise en charge de l’insuffisance cardiaque (IC), car elles entraînent une surmortalité chez les patients. Les mécanismes responsables sont mal compris, ce qui entrave le développement d’une stratégie thérapeutique spécifique. Un mécanisme important des AVs dans l’IC est l’automatisme ectopique. Les canaux ioniques sont les éléments fondamentaux qui déterminent l’activité électrique cardiaque et donc les arythmies, représentant le produit final des altérations des canaux ioniques. En fait, la plupart des AVs fatales dans l’IC expérimentale sont initiées par des mécanismes non entrants qui résultent d’une automaticité ventriculaire anormale ou d’activité déclenchées, dans lesquelles le ralentissement de la repolarisation et des altérations des flux Ca2+ sont primordiaux. Le cœur exprime deux isoformes de canaux Ca2+ de type L, Cav1.2 et Cav1.3. Le Cav1.2 couple l’excitation à la contraction dans le ventricule, alors que le Cav1.3 confère l’automaticité au noeud sinoatrial mais n’est pas exprimé dans le ventricule adulte sain. Toutefois, des évidences obtenues par notre consortium montrent que Cav1.3 est ré exprimé dans les ventricules humains défaillants, rapellant la réactivation de l’expression des gènes fœtaux du ventricule au cours de l’IC. De plus, nos résultats préliminaires montrent que l’inhibition sélective de Cav1.3 prévient les AVs dans un modèle murin d’IC. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que Cav1.3 pourrait être un candidat dans la génération de AVs dans l’IC. Au travers d’approches interdisciplinaires, de la molécule à l’organisme, et en partageant les modèles, les deux équipes partenaires internationalement reconnus, menant des recherches synergiques de pointe dans le domaine de la fonction des canaux ioniques cardiaques et de l’arythmie, propose un projet preuve de concept pour valider ce nouveau rôle de Cav1.3 dans l’IC et pour montrer que l’inhibition pharmacologique ou moléculaire de Cav1.3 dans l’IC empêche les AVs. Nous explorerons l’expression de Cav1.3 dans des cœurs humains atteints de différentes formes d’IC, en tenant compte du sexe des patients. Nous étudierons l’expression spatio-temporelle de Cav1.3 et Cav1.2 dans différents modèles expérimentaux d’IC et tenterons d’établir une corrélation entre ces données et l’apparition, la durée des AVs, en fonction de la pathologie et du genre, à la fois in vivo par l’exploration endocardique du rythme cardiaque et ex vivo sur cœurs isolés perfusés. Sur un modèle d’IC chez des souris dans lesquelles Cav1.2 a été rendu insensible aux dihydropyridines (permettant l’inhibition sélective de Cav1.3), nous étudierons la capacité de l’inhibition pharmacologique de Cav1.3 à supprimer les AVs in et ex vivo. Nous étudierons également les mécanismes cellulaires et l’impact de la régulation dépendante de l’AMPc-PKA de Cav1.3 et Cav1.2 dans ce processus. Nous invaliderons l’expression de Cav1.3 dans les cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes humaines (hiPSC-CM) et dans le modèle murin en utilisant le vecteur AAV9. Dans ces modèles humains et murins, nous étudierons les altérations de l’excitabilité des myocytes et de la dynamique intracellulaire de Ca2+, nous identifierons les partenaires régulateurs de Cav1.3 et testerons la capacité de l’invalidation de Cav1.3 à prévenir les AVs. L’objectif global de ce projet est de définir le rôle physiopathologique de l’expression de novo de Cav1.3 dans l’IC. Les données fondamentales générées pourront être utilisées pour développer de nouveaux médicaments anti-arythmiques basés sur l’inhibition de Cav1.3. En outre, notre projet fournira une preuve de concept pour développer une thérapie génique dirigée afin de prévenir l’expression ventriculaire de Cav1.3. En résumé, le programme CANTATA établira un nouveau concept dans l’IC, qui pourrait aider à traiter l’un des plus grands fardeaux pour la santé dans les sociétés modernes, les AVs.

Les cellules souches adipeuses (ASC) sont des régulateurs clés de la croissance du tissu adipeux dans l'obésité. Notre consortium propose le rôle crucial d’une sous population de macrophages résidents du tissu adipeux dans la régulation de l’identité et des fonctions des ASC. Le premier objectif de notre proposition de recherche est de prouver et de décoder à l'aide de modèles in vivo uniques l'interaction entre cette sous-ensemble spécifique de macrophages du tissu adipeux et les ASC. Ces observations précliniques seront confirmées dans la graisse humaine en explorant le dialogue entre les macrophages résidents du tissu adipeux et les ASC aux niveaux spatial et unicellulaire en utilisant des technologies de pointe chez les sujets minces et obèses. Cela permettra de générer un atlas multidimensionnel complet des cellules omiques du tissu adipeux humain en santé et en maladie. Fort de leur expertise complémentaire, notre consortium développera également un organoïde de tissu adipeux humain dérivé de cellules souches pluripotentes induites par des patients obèses (iPSC) contenant des macrophages pour mieux modéliser et déchiffrer le dialogue et les processus métaboliques et adipogéniques. De plus, de nouvelles capacités de traçage métabolique seront développées pour identifier au niveau moléculaire l'origine et le devenir des métabolites ainsi que leur contribution à la croissance du tissu adipeux. Une telle plateforme organoïde de tissu adipeux incorporant les macrophages permettra de valider les mécanismes déduits de notre atlas cellulaire multi-omique et de tester des interventions potentielles.

Le surpoids et l'obésité sont devenus des épidémies mondiales au cours des dernières décennies, touchant respectivement plus de 2,5 milliards et 890 millions de personnes en 2022. Ces conditions sont associées à des troubles métaboliques, notamment les maladies cardiovasculaires, le diabète de type 2, la stéatose hépatique non alcoolique, les maladies musculo-squelettiques, l'insuffisance rénale chronique et à un risque accru de certains cancers et maladies auto-immunes. Les comorbidités liées à l'obésité sont à l'origine de 2,8 millions de décès par an dans le monde et ont des répercussions importantes sur la santé publique et les systèmes de santé. Comprendre les causes de l’obésité et développer de nouvelles approches thérapeutiques pour prévenir cette maladie et les maladies métaboliques, telles que le diabète est devenu une priorité. L’étiologie complexe de cette maladie impliquant la génétique de l’hôte, la nutrition et les facteurs environnementaux comme l’implication du microbiote intestinal rend cette tache difficile. Le microbiote intestinal est composé majoritairement de bactéries commensales, qui ont co-évolué pour établir une relation symbiotique bénéfique avec l'hôte. Il est devenu évident que les récepteurs de l’immunité innée appelé PRR, par la détection de molécules dérivées du microbiote, constituent des régulateurs clés de ces interactions, dont découle diverses conséquences physiologiques telles que l'inflammation liée à l'obésité, la résistance à l'insuline, la dysrégulation métabolique et les dysfonctionnements des barrières liés à l'obésité. Récemment, l'alpha kinase 1 (ALPK1) a été décrite comme un nouveau récepteur de l'immunité innée détectant l’ADP-heptose produit par les bactéries Gram-négatives. Nos recherches ont montré que les bactéries commensales peuvent également activer la voie ALPK1. De multiples études d'association pangénomiques (GWAS) et une étude épidémiologique génétique longitudinale ont identifié des polymorphismes mononucléotidiques (SNPs) dans le locus ALPK1 associés à l'obésité, à l'indice de masse corporelle et au diabète de type 2. En accord avec cela, nos données préliminaires montrent un impact important de la délétion d'ALPK1 chez la souris sur la prise de poids, la réponse au glucose et la tolérance à l'insuline. A partir de nos données, nous émettons l'hypothèse que l'ALPK1 est une voie de signalisation centrale activée par les signaux dérivés du microbiote qui régulent l'homéostasie métabolique de l'hôte. L'objectif principal du projet Ob-ALPK1 est de caractériser la façon dont ALPK1 régule l'obésité et le diabète. Pour y parvenir, nous utiliserons des approches transdisciplinaires, combinant des modèles animaux uniques, des approches de biologie cellulaire de cultures primaires murines et humaines, de profilage métabolique et d'analyse génomique/transcriptomique chez l'homme. Dans ce projet, nous identifierons les mécanismes et les cibles cellulaires impliqués dans la modulation de la prise de poids, de la glycémie et de la dérégulation métabolique dépendant d’ALPK1. Nous évaluerons également la pertinence clinique de nos résultats chez l'homme et explorerons le potentiel thérapeutique de la voie ALPK1 in vivo. Ce projet innovant vise à découvrir de nouveaux mécanismes et signaux moléculaires bioactifs du microbiote qui peuvent être ciblés pour prévenir et traiter l'obésité et les syndromes métaboliques.

Le système nerveux central, et plus particulièrement l'hypothalamus médiobasal (MBH), joue un rôle crucial dans la régulation de la prise alimentaire et de la balance énergétique via l’intégration de signaux métaboliques véhiculés par la circulation sanguine. L'altération de cette boucle de régulation entre le MBH et la périphérie conduit à des désordres métaboliques majeurs qui contribuent au développement de l'obésité et à l’altération de l’homéostasie glucidique. Dans le contexte de l'obésité nutritionnelle, la consommation d'un régime riche en lipides (HFD) à court terme (ST-HFD) entraine une inflammation précoce de l'hypothalamus, qui précède le développement de l'obésité. Cette réponse inflammatoire s'accompagne d'une intolérance au glucose mais sans modifications des paramètres métaboliques périphériques suggérant l’implication de médiateurs endogènes produit dans le MBH en réponse au régime HFD. Les médiateurs et les mécanismes moléculaires sous tendant l’inflammation précoce de l’hypothalamus et l’intolérance au glucose associée, restent cependant largement inconnus. Récemment nous avons mis en évidence que l’inflammation du MBH induite le régime ST-HFD s’accompagne d’une augmentation de la production hypothalamique de FGF21, une hépatokine décrite pour ses propriétés anti-diabétogènes et anti-inflammatoires. Cette augmentation est observée dans les tanycytes et les neurones du MBH, et coïncide avec la surexpression du récepteur nucléaire PPARa, un important régulateur de l'expression du FGF21. Nos résultats préliminaires montrent également que la délétion du FGF21 dans le MBH, aggrave l’inflammation du MBH et l’intolérance au glucose induite par le régime ST-HFD. Par ailleurs, nous avons mis en évidence une production endogène dans le MBH de l’adiponectine, un médiateur clé de l’action du FGF21. Ces résultats révèlent l’existence, dans le MBH, d’une nouvelle voie de signalisation PPARa/FGF21/adiponectine qui serait cruciale dans l’orchestration de l’inflammation précoce du MBH. Ces résultats soulèvent également la question concernant l’implication à long-terme de cette voie de signalisation dans le développement de l’obésité et des désordres métaboliques associés. Dans ce contexte, Le projet EarlyInfalmHyp vise à: 1/ déterminer le rôle du FGF21 neuronal et tanycytaire dans la régulation précoce de l’inflammation hypothalamique et l’intolérance au glucose induites par le régime ST-HFD; 2/ déchiffrer les mécanismes moléculaires sous-tendant la régulation de l’expression du FGF21 hypothalamique et de démontrer la contribution de PPARa ; 3/ décrypter l’implication de la voie PPARa /FGF21/adiponectine hypothalamique dans le développement de l’inflammation du MBH est des désordres métaboliques induits par le régime HFD. Ce projet permettra une meilleure compréhension des mécanismes gouvernant l’inflammation précoce de l’hypothalamus dans l’obésité et pourrait définir de nouvelles cibles thérapeutique pour prévenir le développement et la progression de l’obésité et de ses complications.

Au cours de leur vie biologique, les protéines subissent un vieillissement moléculaire qui conduit à l'altération progressive de leurs propriétés structurales et fonctionnelles. La carbamylation est une modification post-traductionnelle non enzymatique participant à ce phénomène et correspond à la fixation d'acide isocyanique (principalement dérivé de la dissociation spontanée de l'urée) aux groupements aminés des protéines. Cette réaction est associée au vieillissement chronologique et est exacerbée au cours de l'insuffisance rénale chronique (IRC) en raison de l'hyperurémie. De par leur longue demi-vie, les protéines matricielles, dont les collagènes, sont particulièrement sujettes au vieillissement moléculaire et à la carbamylation. L'IRC est associée à des complications thromboemboliques et hémorragiques importantes dont les mécanismes ne sont pas tous élucidés. Lors d'une brèche vasculaire, l'interaction des plaquettes avec le collagène sous-endothélial est fondamentale pour l'hémostase afin de prévenir le saignement. Toute perturbation de cette interaction peut entraîner des désordres hémostatiques. Ainsi, l'objectif du projet THROMBOCARB est de caractériser d’un point de vue mécanistique l'impact de la carbamylation du collagène sur son interaction avec les plaquettes et les conséquences fonctionnelles sur l'hémostase et la thrombose. Pour cela, nous évaluerons 1) si la carbamylation du collagène module les fonctions plaquettaires (adhérence, agrégation, signalisation, sécrétion, génération de microparticules), 2) si la liaison du collagène au facteur von Willebrand, primordiale pour le recrutement des plaquettes circulantes au sous-endothélium vasculaire, est perturbée suite à sa carbamylation, et 3) les conséquences sur l'hémostase et la thrombose dans des modèles murins de carbamylation induite par administration de cyanate ou par l’IRC. Enfin, nous évaluerons le potentiel thérapeutique de formulations peptidiques bloquant la réaction de carbamylation.

La maladie d'Alzheimer (MA) constitue un fardeau social et économique croissant pour lequel aucune thérapie efficace n'est disponible, appelant à une meilleure compréhension des processus physiopathologiques conduisant à la maladie. La MA est caractérisée par la présence d’agrégats mal repliés de peptides amyloïdes (Aß) et de protéines Tau, responsables d’une tauopathie qui corrèle avec les symptômes cognitifs. Le mauvais repliement de Tau se propage de cellule en cellule via les connexions neuronales par un mécanisme de type prion. Les mécanismes exacts conduisant à l'agrégation et propagation de Tau ne sont pas entièrement décryptés. Les héparanes-sulfate (HS), composants des protéoglycanes à HS (HSPG), sont des récepteurs cellulaires pour les espèces nucléantes de tau. Dans les neurones, les HS portent une 3-O-sulfatation spécifique (n3S-HS) introduite par les 3-O-sulfotransférases neuronales (HS3ST), en particulier HS3ST2. Dans la MA, les n3S-HS s'accumulent fortement à l'intérieur des neurones affectés par la tauopathie, suggérant un rôle dans l'agrégation de Tau. Notre première hypothèse suppose que les n3S-HS agissent comme récepteurs des espèces nucléantes de Tau et comme modulateurs intracellulaires de son agrégation. Notre deuxième hypothèse est que des analogues d’HS entrant en compétition avec les n3S-HS pourraient atténuer la pathologie tau in vivo. Nous éluciderons les mécanismes cellulaires par lesquels les n3S-HS modulent la propagation et agrégation de Tau. Nous évaluerons l'impact de la déplétion de Hs3st2 dans un modèle murin d’induction de la MA par injection d’extraits de cerveaux de patients. Nous évaluerons l’effet de molécules compétitrices de n3S-HS, FP6 et énoxaparine, sur l'agrégation et la propagation de tau dans les modèles murins de MA. HeparAlz fournira de nouvelles connaissances inestimables sur la propagation transcellulaire de Tau et ouvrira de nouvelles perspectives et stratégies en termes de développements thérapeutiques.

Des perturbations de l'axe microbiote-intestin-cerveau ont été décrites dans les troubles intestinaux chroniques, tels que le syndrome du côlon irritable ou les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin, qui sont associés à des symptômes anxio-dépressifs. Malgré de nombreux progrès, les voies de signalisation impliquées dans ce dialogue inter-organes dans la santé et la maladie ne sont pas entièrement identifiées. Fait remarquable, les acides aminés D (D-AA), qui sont métabolisés par des micro-organismes mais aussi directement par l'hôte, apparaissent comme une classe importante de molécules de signalisation contribuant à l'homéostasie du cerveau et des organes périphériques. Le rôle des D-AA, et en particulier de la D-Sérine (D-SER), dans l'interconnexion microbiote-intestin-cerveau et dans les troubles gastro-intestinaux et les symptômes psychiatriques associés est mal connu. Sur la base de nos données préliminaires et de la littérature, nous émettons l'hypothèse que toute altération primaire du métabolisme de la D-Ser dans l'intestin peut altérer le microbiote et favoriser une trajectoire pathogène vers le développement de l'inflammation intestinale et des symptômes cérébraux associés, à la fois dans les modèles murins et chez les patients. Nous prévoyons que le rééquilibrage du métabolisme du D-ser dans l'intestin à l'aide de nouveaux probiotiques adaptés pourrait permettrait de retourner à l’équilibre. DaaGUT ambitionne ainsi de découvrir les rôles des D-AA dans le dysfonctionnement de l'axe intestin-cerveau dans les troubles intestinaux en utilisant des approches multi-échelles et en combinant l'expertise complémentaire en neurophysiologie, microbiologie et maladies intestinales de nos quatre équipes.

La colonisation microbienne précoce des tissus muqueux joue un rôle critique dans le développement du système immunitaire. L’évolution du microbiote après la naissance induit d'importants changements menant à une empreinte durable sur le système immunitaire. Le projet NEOMIS vise à étudier l'impact de la composition du microbiote en début de vie sur le développement du système immunitaire pulmonaire et ses conséquences sur la susceptibilité et la gravité des infections respiratoires chez les nouveau-nés. Plus spécifiquement, nous cherchons à comprendre comment les perturbations précoces du microbiote peuvent conduire à des réponses immunitaires déséquilibrées et ses conséquences sur la susceptibilité aux infections respiratoires et la gravité des maladies pulmonaires chez les nouveau-nés. Nous nous concentrons sur le Virus Respiratoire Syncytial (VRS), principale cause de bronchiolite chez l'enfant et modèle le plus pertinent pour étudier les infections respiratoires chez le nouveau-né. Notre recherche comprend plusieurs objectifs ambitieux : 1. Explorer les effets de l'absence de microbiote sur la compétence immunitaire pulmonaire et la susceptibilité au VRS chez les souriceaux. Nous ferons la preuve de concept que des souches spécifiques primo-colonisatrices du microbiote pulmonaire influencent les réponses immunitaires et les défenses contre le VRS. 2. Etudier les réponses à l'infection par le VRS chez des nouveau-nés primates non humain (PNH) traités ou non par des antibiotiques identiques à ce qui est préconisé en clinique chez les nouveau-nés ayant une suspicion d’infection bactérienne. Nous suivrons les changements de composition de microbiote/métabolites dans les muqueuses respiratoires et intestinales et analyserons les réponses immunitaires anti-VRS. 3. Examiner les effets du traitement antibiotique et de l’infection VRS in vivo sur le tissu pulmonaire à l'aide d'un modèle ex vivo. Nous évaluerons l’empreinte fonctionnelle et transcriptomique de la réponse pulmonaire à des stimulations ultérieures telles qu’une infection à Streptococcus pneumoniae. NEOMIS utilise trois modèles complémentaires : un modèle de souriceaux sans microbiote permettant une manipulation précise du microbiote, un modèle translationnel de PNH nouveau-nés se rapprochant du système immunitaire et des microbiotes humains, et un modèle ex vivo de coupes de poumon (PCLS) permettant de disséquer les mécanismes de l'empreinte de la réponse immunitaire. NEOMIS rassemble deux équipes partenaires (P1 : IDMIT/UMR1184 et P2 : INRAE/UMR0892/VIM) ayant une expertise en immunologie, microbiologie et science animale pédiatrique, incluant toutes les infrastructures, installations, technologies et autorisations éthiques nécessaires à la faisabilité. L'interdisciplinarité, la complémentarité des expertises et la synergie déjà existante entre les deux partenaires sont un atout pour le succès du projet. En se concentrant sur la relation critique entre le microbiote et le système immunitaire chez les nouveau-nés, NEOMIS cherche à révéler les complexités des défenses immunitaires contre le VRS et d'autres pathogènes respiratoires. Cette recherche est cruciale car les changements dans la composition du microbiote peuvent significativement diminuer la capacité des nouveau-nés à combattre les infections respiratoires. L'objectif de NEOMIS est de découvrir des pistes pour des stratégies d'intervention innovantes pour prévenir et traiter les infections respiratoires, pouvant potentiellement offrir une meilleure protection aux populations vulnérables contre les maladies respiratoires. S'attaquer à ce problème majeur de santé publique promet de réduire la gravité des infections respiratoires chez les nourrissons, allégeant ainsi la charge sur les systèmes de santé et améliorant la qualité de vie des familles affectées.

L'émergence de la résistance aux antibiotiques pose des menaces sanitaires et économiques mondiales. Pour maintenir des thérapies efficaces contre les infections bactériennes et prévenir la propagation de la résistance aux antibiotiques, il est urgent de concevoir de nouveaux antimicrobiens. Tirer parti des systèmes de mort bactérienne intrinsèque tels que les systèmes Toxine-Antitoxine (TA) constituerait une opportunité unique pour concevoir des antibiotiques intelligents. Ce projet se concentre sur les systèmes TA de type I (T1TA) où les antitoxines ARN empêchent la traduction des ARNm complémentaires codant pour les toxines. Ces systèmes ont été identifiés chez deux pathogènes bactériens majeurs considérés comme une menace urgente dans la résistance aux antibiotiques, Helicobacter pylori et Clostridioides difficile. L'objectif principal du projet TARTAS est de caractériser les systèmes T1TA régulés par l'ARN qui sont codés sur le chromosome, afin de pouvoir les utiliser comme antibiotiques « codés par le génome ». Dans ce but, nous combinerons des approches génétiques et biochimiques couplées à un séquençage à haut débit dans ces deux bactéries pathogènes humaines pour i) analyser la capacité à induire la mort par des systèmes T1TA chromosomiques, ii) décrypter la régulation de l'expression de l’ARNm toxine, iii) étudier le mécanisme moléculaire utilisé par l’ARN antitoxine pour réprimer l’expression de la toxine et enfin, iv) activer l'expression de la toxine en ciblant l'ARN antitoxine avec des oligonucléotides antisens. La réussite de ce projet permettra non seulement de mettre en lumière les mécanismes clés de la régulation des systèmes T1TA, mais pourrait également révéler les ARN antitoxine comme nouvelle cible antibactérienne.

Les interférons de type I (IFN) jouent un rôle essentiel dans la réponse à une infection virale, en établissant un état antiviral grâce à la régulation positive de centaines de gènes stimulés par l'IFN. À l’inverse, une activation inappropriée d’une réponse IFN peut être pathogène. Cette dichotomie est particulièrement bien illustrée par les interféronopathies de type I (T1I), maladies mendéliennes associées à une signalisation chroniquement augmentée des IFN de type I. La phosphorylation réversible des protéines représente un mécanisme de régulation cellulaire majeur, les membres de la famille des protéine tyrosine phosphatases (PTP) agissant pour maintenir la signalisation homéostatique des protéine tyrosine kinases en éliminant les fractions phosphate des protéines phosphorylées. Les phosphatases sont largement exprimées dans le système immunitaire et servent de régulateurs clés de la signalisation dans plusieurs types de cellules immunitaires. Dans le cadre d'un protocole en cours impliquant le dépistage agnostique de patients sans maladie caractérisée présentant des phénotypes de régulation positive de la signalisation IFN de type I, nous avons identifié une nouvelle T1I due à des mutations dans la protéine tyrosine phosphatase non-récepteur de type I (PTNP1), codant pour la protéine-tyrosine phosphatase 1B (PTP1B). S'appuyant sur nos données inédites génétiques, phénotypiques, ex vivo et in vitro, ce projet – dirigé par Yanick Crow et Jean-Pierre Levraud, experts dans les domaines complémentaires de la signalisation de l'IFN chez l’homme et le poisson zèbre – explorera la pathogenèse de la nouvelle T1I que nous avons identifiée, dans des cellules humaines et en établissant un nouveau modèle animal. L'interrogation de cette maladie mendélienne humaine due au dysfonctionnement de PTP1B permettra de mieux comprendre la signalisation des IFN de type I dans l'homéostasie immunitaire humaine.

Les infections à Clostridioides difficile (ICD) sont la principale cause de diarrhée nosocomiale associée aux antibiotiques et ont de lourdes conséquences médicales. Les ß-lactamines, et en particulier les céphalosporines, sont reconnues comme les principaux agents responsables de l'ICD, mais le mécanisme de résistance intrinsèque de C. difficile aux céphalosporines n'est toujours pas élucidé. Les ß-lactamines sont des antibiotiques à large spectre ciblant l'assemblage du peptidoglycane (PG). Le PG est composé de chaînes de glycanes réticulées par de courts peptides et confère une protection contre les stress environnementaux. Dans la plupart des bactéries, les ponts interpeptidiques sont principalement créées par des D,D-transpeptidases (DDT) appartenant à la famille des protéines de liaison à la pénicilline (PLP) et qui sont les cibles principales de la plupart des ß-lactamines. Cependant, la plupart de ces ponts sont synthétisées par des transpeptidases non classiques et essentielles chez C. difficile, à savoir les L,D-transpeptidases (LDT) , qui sont insensibles aux ß-lactamines, à l'exception des carbapénèmes. C. difficile est la première et, jusqu'à présent, la seule bactérie pour laquelle les LDT ont été montré essentielles à la viabilité. Cela révèle un mode original d'expansion du PG et implique que l'inhibition de l'activité des LDT pourrait être délétère pour C. difficile. Alors que les DDT utilisent des précurseurs de PG natifs contenant un pentapeptide comme donneur d'acyle pour générer les ponts interpeptidiques, les LDT ont besoin d'une tige tétrapeptidique dans le substrat donneur d'acyle et leur activité peut donc être limitée par la disponibilité du substrat. Les tiges tétrapeptidiques sont produites par des enzymes de remodelage du PG, incluant des D,D-carboxypeptidases qui clivent le résidu terminal des tiges pentapeptidiques et des endopepeptidases spécifiques, et elle peuvent être dégradées en tiges tripeptidiques par des L,D-carboxypeptidases. L'objectif de ce projet est de caractériser le rôle des principales enzymes de remodelage du PG chez C. difficile dans le contrôle de l’activité des LDT, l'expansion du PG et la résistance aux ß-lactamines et de définir leur implication dans l’homéostasie du PG et l’adaptation aux stress environnementaux. Cela améliorera grandement notre compréhension actuelle de la dynamique du PG en lien avec la résistance aux ß-lactamines chez C. difficile. Ces enzymes pourraient constituer de nouvelles cibles thérapeutiques pour l'éradication spécifique de C. difficile.

Des centaines de millions de personnes dans le monde ont été infectées jusqu'à présent par le SARS-CoV-2, le virus responsable de la COVID-19. Il est devenu évident que les particules virales qui causent des problèmes pulmonaires infectent également le tractus gastro-intestinal (GI). Cependant, les conséquences à long terme de l'infection par le SARS-CoV-2 sur le tractus gastro-intestinal demeurent floues. Grâce à des analyses multi-omiques, nous avons identifié des signatures du microbiote fécal ainsi que des biomarqueurs de l'hôte relatifs à la charge virale en ARN du SARS-CoV-2 dans le tractus GI, mettant en évidence un lien possible entre les altérations du microbiome et les niveaux d'ARN virale dans le tractus GI plutôt qu’avec la gravité de la maladie initiale. De plus, nous avons trouvé une compétence infectieuse accrue du microbiome intestinal chez les patients atteints de COVID-19 légère ou asymptomatiques. Dans ce contexte, un nombre croissant de données montrent que même ces sujets peuvent développer des conditions compatibles avec une COVID longue. Étant donné le rôle clé du microbiome intestinal dans les processus physiologiques, y compris le maintien et la régulation de l'équilibre immunitaire, les principaux objectifs de COVID-PATH sont i) d'élucider l'impact de la présence gastro-intestinale du SARS-CoV-2 sur le microbiome intestinal et ii) de mieux comprendre comment ses altérations influencent la pathogenèse du COVID-19 et le développement des symptômes persistants. En intégrant des analyses multi-omiques et un profilage immunitaire longitudinales, les signatures taxonomiques et fonctionnelles du microbiote générées, ainsi que l'identification de biomarqueurs humains de patients COVID-19 atteints d'une infection gastro-intestinale, feront la lumière sur l'activité du virus dans le tractus GI, son rôle dans la progression de la maladie et ses implications cliniques.

Les organites sans membrane et les condensats liquides contribuent à la compartimentation de la cellule. Ce sont des structures dynamiques capables de concentrer ou d’exclure des protéines spécifiques, grâce à la séparation de phase liquide-liquide (SPLL). Du fait de ces propriétés, les condensats sont impliqués dans un large éventail de processus cellulaires. Ainsi, de nombreuses protéines associées aux voies d'induction de l'interféron (IFN) forment des condensats. Récemment, nous avons montré que les protéines adaptatrices NAP1/AZI2, SINTBAD/TBKBP1 et TANK forment des condensats dynamiques, mobiles dans le cytoplasme, capables de recruter TBK1 (la kinase phosphorylant les facteurs de transcription IRF3 et IRF7) en réponse à une infection par le virus de la rage ou à la détection d'ARN double brin (extra ou intracellulaire). Le rôle de ces condensats reste à étudier. Notre hypothèse est que la formation de condensats par les protéines adaptatrices de TBK1 constitue un nouveau niveau de régulation de l'induction de l'IFN, allant au-delà des modifications post-traductionnelles des protéines impliquées. En accord avec cette hypothèse, nous venons d’identifier des mutations du gène AZI2 chez des patients atteints de lupus érythémateux disséminé et d'interféronopathie idiopathique. Les objectifs de ce projet sont (i) d'identifier les bases moléculaires permettant la formation des condensats des protéines adaptatrices, (ii) de déterminer le protéome de ces condensats, (iii) de caractériser leur dynamique, leurs fonctions dans l'immunité innée et leur implication dans des contextes pathologiques. Tout d’abord, nous caractériserons les bases moléculaires de la formation des condensats de ces protéines adaptatrices. Nous avons établi des systèmes cellulaires minimaux qui seront précieux pour décrypter l'importance des différents domaines de ces protéines modulaires, enrichies en régions intrinsèquement désordonnées (fréquemment impliquées dans les SPLL). Nous étudierons aussi l'impact de TBK1 et/ou de son activité kinase sur la formation des condensats. Ensuite, en utilisant des lignées cellulaires dans lesquels les gènes d’intérêt ont été invalidés, nous déterminerons le rôle de ces condensats dans la voie d'induction de l'IFN et nous étudierons les déterminants moléculaires à l’origine des phénotypes observés chez les patients ayant des mutations dans le gène AZI2. Par ailleurs, les condensats étant très sensibles à leur environnement et par conséquent difficiles à purifier, nous caractériserons leur protéome par biotinylation de proximité suivie de l’identification des protéines par spectrométrie de masse. La localisation des protéines ainsi identifiées sera validée par microscopie confocale à l'aide d'anticorps commerciaux ou après transfection avec des plasmides permettant l'expression de protéines marquées ou fluorescentes. Leurs fonctions seront étudiées par des approches d’invalidation de gènes ou à l'aide de molécules spécifiques ciblant leur activité, lorsque celles-ci sont disponibles. Enfin, nous analyserons le rôle du cytosquelette dans leur mobilité à l'intérieur du cytoplasme. Ce projet devrait mettre en évidence un nouveau niveau de régulation de l'induction de l'IFN par formation de condensats. Au-delà de l'immunité innée, il est fort probable que le type de régulation que nous identifierons soit utilisée dans d'autres voies de signalisation. Ce projet pourrait donc avoir des implications plus générales en mettant en avant un nouveau rôle des condensats en biologie cellulaire.

Le sepsis est une forme grave de défaillance des organes, avec un taux de morbidité et de mortalité élevés. Le dysfonctionnement cardiaque en est l'une des complications les plus courantes. La cardiomyopathie induite par le sepsis est complexe et se caractérise par de nombreuses dysfonctions intracellulaires. Les mécanismes sous-jacents conduisant à la mort des cardiomyocytes et à l’insuffisance cardiaque, dans le contexte du sepsis, restent mal connus. Avec l'émergence de bactéries résistantes aux antibiotiques, le nombre d'individus touchés par le sepsis d'origine bactérienne est appelé à augmenter considérablement, ce qui représente un besoin médical nouveau. Nous avons observé que les méningocoques produisent, grâce à leurs pili de type IV (PT4), des forces mécaniques à la surface des cellules endothéliales qui jouent un rôle majeur dans la sévérité du sepsis. Ces forces sont responsables de la libération, par les cellules endothéliales, de facteurs impliqués dans la sévérité du sepsis. Par conséquent, nous souhaitons identifier ces facteurs et définir leurs modes d'action moléculaire et cellulaire conduisant au décès du patient. Nous analyserons comment les facteurs libérés par les cellules endothéliales affectent le système cardiovasculaire, provoquant la mort lors d'une infection bactérienne. Nous avons défini deux objectifs: (1) L’identification des facteurs endothéliaux impliqués dans la létalité du sepsis; (2) La caractérisation des dysfonctionnements cardiaques induits par la septicémie à méningocoque. Notre consortium dispose d’outils uniques et de toutes les compétences pour étudier les conséquences du sepsis sur le compartiment cardiovasculaire. Bien qu’ambitieuse, l'utilisation d'une approche méthodologique étape par étape, soutenue par nos résultats préliminaires, devrait conduire à l'identification de facteurs endothéliaux clés impliqués dans les dysfonctionnements cardiovasculaires au cours du sepsis.

Les astrocytes ne sont pas simplement des cellules « nourricières » pour les neurones, mais des régulateurs clés de l’activité neuronale. Dans différentes régions cérébrales, les astrocytes ont des interactions privilégiées avec les neurones et régulent ainsi un large éventail de comportements comme l'olfaction, la prise alimentaire ou l'apprentissage. Étonnamment, le rôle des astrocytes dans les régions du cerveau associées aux comportements sociaux reste largement inconnu. Les interactions entre le système immunitaire et le système nerveux central ont principalement été décrites en pathologie. Des résultats plus récents indiquent cependant que, même en l'absence de signaux pathologiques, les cytokines peuvent agir comme neuromodulateurs et réguler les comportements physiologiques. Par exemple, l’interféron gamma (IFN-?) agit via la signalisation JAK-STAT pour réguler le comportement social. Dans les astrocytes, la voie JAK-STAT a été exclusivement étudiée dans la neuroinflammation mais on ne connait pas son rôle en physiologie et si elle participe également à réguler le comportement social. Nos résultats préliminaires suggèrent que l'interaction sociale active la voie dans les astrocytes de l’hippocampe ventral chez la souris (vHPC). De plus, nous avons montré que l'expression d'une forme constitutivement active de JAK2 spécifiquement dans les astrocytes du vHPC augmente significativement la préférence socio-sexuelle. Ce projet vise à identifier les mécanismes cellulaires impliqués dans la régulation du comportement socio-sexuel par la voie JAK-STAT astrocytaire. Pour ce faire, nous combinerons des approches de ciblage viral des astrocytes et des neurones, des analyses fonctionnelles de l’activité neuronale in vivo et en tranches aigües et d’analyse du comportement chez la souris. Ce projet innovant propose un nouveau rôle pour la voie JAK-STAT astrocytaire en tant que double régulateur de la signalisation des cytokines et du comportement socio-sexuel chez la souris. Ce projet permettra potentiellement d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour les maladies neurologiques dans lesquelles neuroinflammation et altération du comportement socio-sexuel sont observées en parallèle.

Une question majeure en neurobiologie est comment des défauts d’organites ubiquitaires affectent des fonctions cérébrales spécifiques. Les cils primaires sont présents à la surface de l’ensemble des progéniteurs et neurones, pourtant leur dysfonctionnement chez l'homme entraîne des anomalies spécifiques du cerveau humain, en particulier du cervelet, dans les ciliopathies neurodéveloppementales comme le Syndrome de Joubert (SJ). La compréhension des mécanismes qui sous-tendent cette spécificité et, plus globalement, du rôle des cils primaires dans le développement du cervelet humain, reste encore fragmentaire faute de modèles humains. Récemment, par des approches d’organoïdes cerebelleux et spinaux à partir de cellules souches pluripotentes humaines, le Partenaire P1 a montré qu’une même protéine ciliaire jouait des rôles différents en fonction de l'état de différenciation des progéniteurs neuraux, et également qu’une nouvelle fonction de ce gène est spécifique du développement humain. Le projet CiCerO rassemble deux partenaires spécialistes du développement du cervelet, et aux expertises complémentaires sur les approches de différenciation cérébelleuse des iPSC et les approches multi-Omiques. Le but du projet est d'aborder les mécanismes de cette spécificité cellulaire au cours du développement cérébelleux humain, en se concentrant sur la structure, la dynamique et la fonction des cils primaires. Le projet a deux objectifs principaux : 1) Disséquer la fonction des protéines ciliaires et de ciliopathies dans le développement cérébelleux humain, 2) Comprendre comment au cours de la mise en place des différents lignages cérebelleux, la structure et la dynamique ciliaires sont régulées et influencent à leur tour le développement du cervelet. Nous utiliserons pour cela des approches de différenciation en cervelet d’iPSC humaines en 2D et 3D (organoïdes). Dans l'objectif 1, nous nous concentrerons sur deux gènes responsables du SJ, RPGRIP1L et TMEM67, qui codent pour des protéines de la zone de transition, une région à la base du cil contrôlant la composition et la fonction ciliaire. Étant structurellement et fonctionnellement différentes, ces protéines devraient contribuer différemment à la stabilité et à la composition des cils, et par conséquent au développement cérébelleux. Pour tester cette hypothèse, nous combinerons des études d'immunofluorescence, de scRNAseq, de protéomique et de phospho-protéomique des cellules cérébelleuses mutantes pour RPGRIP1L et TMEM67. À travers ces analyses, nous comptons 1) aborder le rôle des cils et de protéines de TZ distinctes dans l’établissement des trajectoires des progéniteurs cérébelleux 2) identifier les voies de signalisation altérées dans différents progéniteurs, et 3) identifier les régulateurs principaux de programmes spécifiques de ciliogenèse dans différents lignages cérébelleux. Dans l’Objectif 2, nous aborderons la spécificité de type cellulaire des cils primaires. Nous caractériserons les différences de structure et de contenu des cils entre différents types cellulaires au cours de la différenciation des progéniteurs cérébelleux humains, les corrélerons aux fonctions des protéines de la zone de transition découvertes dans l'Objectif 1. Pour cela, nous appliquerons des techniques d'imagerie à haute résolution pour étudier les changements spatio-temporels de structure et composition des cils. Nous mettrons en place un nouveau protocole pour purifier, analyser et comparer la teneur en protéines des cils issus de différents types de progéniteurs à différents stades de leur différenciation, afin de relier les caractéristiques structurelles des cils à leur composition moléculaire. Le projet CiCerO apportera des informations importantes sur la compréhension des rôles spécifiques des cils dans le développement du cerveau humain, mais nous aidera également à comprendre les maladies neurodéveloppementales humaines telles le syndrome de Joubert et les ciliopathies associées.

Les troubles dépressifs caractérisés (TDC) sont les plus fréquentes des maladies mentales. Les traitements antidépresseurs (ADs) agissent en augmentant les monoamines avec une efficacité limitée (~50%), pouvant conduire à une dépression résistante au traitement (TRD). Un mécanisme potentiel expliquant le TDM et les effets modérés des ADs est l'augmentation d’activité de la monoamine oxydase A (MAOA) qui métabolise les monoamines. L’élévation de son expression cérébrale chez les patients TDC est corrélée avec la sévérité des symptômes et une réponse altérée aux ADs monoaminergiques. Ce lien de causalité MAOA-TDC peut être testé en développant une lignée de souris humanisées surexprimant la MAOA humaine (hMAOA), comme modèle de TDC et TRD. Un vecteur viral AAV permettant la surexpression sélective et spécifique de hMAOA sera injecté dans les régions associées à la régulation de l'humeur (cortex préfrontal ou hippocampe ventral). La MAOA étant exprimée par les neurones (monoaminergiques et non-monoaminergiques) et la glie, des AAV spécifiques seront testés afin d'augmenter sélectivement la hMAOA dans différents types cellulaires. 1) Les changements comportementaux et neurochimiques liés à l'augmentation de hMAOA seront testés en condition basale et après une exposition chronique au stress. 2) Les conséquences d’une augmentation de hMAOA sur l’efficacité des ADs utilisés dans le traitement du TDC et de la TRD seront testées. 3) Les effets de cette surexpression sur les marqueurs du stress oxydatif et l'activité mitochondriale seront testés, afin de comprendre leur implication possible dans les facteurs de vulnérabilité ou de résistance aux ADs. Enfin, les changements transcriptomiques induits par l'élévation de la hMAOA seront observés par RNASeq. Ce projet permettra d’appréhender la contribution de la MAOA dans la vulnérabilité et la réponse au traitement du TDC-TRD, et d’identifier les changements moléculaires associés à l'augmentation de l'activité de la MAOA.

Les protéines se liant aux ARNs sont surreprésentées dans les facteurs associés aux troubles du spectre de l’autisme (TSA) et autres atteintes du neurodéveloppement. Ces protéines représentent des nœuds fonctionnels, dont les effets en cascade perturbent la régulation d’une myriade de gènes assurant des fonctions neuronales essentielles, notamment pendant le neurodéveloppement. Comprendre comment les protéines se liant aux ARNs sont régulées et agissent lors de la formation des réseaux neuronaux est essentiel pour comprendre la physiopathologie des NDD et proposer des stratégies thérapeutiques. Ce projet étudie les fonctions neuronales de SON, une protéine de liaison à l’ADN et à l’ARN. SON est un facteur essentiel à l’épissage de l’ARN dont la mutation provoque un syndrome neurodéveloppemental associé à des troubles autistiques. Le projet SPLICEUP mettra en lumière les interactions entre la régulation de l’ARNm et la connectivité corticale et fournira un éclairage mécanistique sur les conséquences d’une dérégulation des microexons, essentiels au développement neuronal, sur le développement et le fonctionnement synaptiques.

L'Europe est en retard par rapport à nos collègues américains en ce qui concerne l'application réelle des connaissances en matière d'ICB à la restauration de la parole dans le cas de troubles graves de la production de la parole tels que le mutisme dans le syndrome de Locked-in ou la dysarthrie profonde dans la sclérose latérale amyotrophique. L'espoir pour ces patients de retrouver une communication en temps réel avec les soignants et les proches est tangible (Metzger et al., 2023; Willett et al., 2023), et le travail de base conceptuel a été réalisé dans nos équipes au cours des dernières années, ce qui rend possible les premiers essais sur les patients, seul moyen d'acquérir les connaissances de base manquantes pour aller plus loin dans les essais cliniques. Le projet SpeakOut vise à se rapprocher des applications cliniques réelles en apportant des améliorations décisives à la technologie existante en vue d'une implantation chronique à long terme. Ces améliorations comprennent le passage à un système entièrement implantable pour la sécurité du patient, le ciblage d'une couverture d'électrodes permettant une interface au niveau de la syllabe, la diversification de l'espace des caractéristiques décodées, l'optimisation du compromis entre l'apprentissage humain et l'apprentissage automatique. Au cours des quatre années du projet, nous espérons avoir pré-exploré, sélectionné et interfacé avec succès trois patients, ce qui permettra d'évaluer la généralisation potentielle de notre approche et d'envisager d'éventuelles modifications pour aller de l'avant en vue d'applications cliniques plus larges. La promotion et l'éthique du projet SpeakOut ont déjà été déposées.

Le diagnostic du sepsis tel que pratiqué actuellement ne permet en aucun cas une prise en charge adéquate du patient. Tout doit être au préalable codifié selon des normes et recommandations publiées par les sociétés savantes avant que ne soit confirmé l’agent pathogène impliqué. Mais celui-ci n’est retrouvé que dans un cas sur 2, parfois 2 cas sur 3. Beaucoup d’essais employant les techniques de spectrométrie de masse ont permis d’identifier un certain nombre de marqueurs de l’hôte, mais leur confrontation en clinique reste anecdotique. Nous avons la possibilité de bénéficier de deux cohortes constituées (RHU Records) et d’une qui sera constituée au sein de l’IHU Prometheus. Grâce à la technologie révolutionnaire Orbitrap Astral permettant une profondeur d’analyse inégalée et des approches innovantes de préparation des échantillons, nous prévoyons une analyse protéomique très profonde des échantillons sanguins prélevés chez les patients en sepsis, afin d’identifier les marqueurs ou acteurs de l’hôte et de la bactérie responsable de cet état inflammatoire extrêmement sévère observé avec très peu d’agents pathogènes circulants. Le rôle des plus cruciales des protéines mises en évidence sera précisé par des expériences ciblées à l’aide de modèles pré-cliniques.

La nocardiose est une infection opportuniste sévère causée par des bactéries du genre Nocardia. Le traitement de la nocardiose est difficile car le genre Nocardia comprend plus de 100 espèces, chacune ayant un profil spécifique de sensibilité aux antibiotiques. Certains antibiotiques sont actifs contre un large panel d'espèces de Nocardia, mais leur utilisation est associée à des effets secondaires parfois graves. De plus, les résultats des tests de sensibilité aux antibiotiques sont obtenus après plusieurs semaines. Il existe donc un besoin urgent de développer une approche microbiologique rapide permettant i) d’obtenir une identification fiable d’un isolat de Nocardia au niveau de l’espèce et ii) d’identifier la présence de mécanismes de résistance par la détection de gènes bactériens. Notre objectif est d'évaluer la faisabilité d’obtenir un « antibiogramme moléculaire » pour guider le traitement antibiotique initial de la nocardiose, à travers une approche transrationnelle : A-Approche microbiologique fondamentale comparant les données génomiques (séquençage de génomes complets, WGS) et phénotypiques (antibiogrammes et mesures de CMI in vitro) de 500 isolats de Nocardia représentant les espèces les plus fréquemment impliquées dans les infections humaines. L'étape A comprend la détermination de la sensibilité aux antibiotiques, le séquençage, et l’annotation des génomes (WP1), la corrélation des données phénotypiques et génotypiques (WP2). Une validation expérimentale des gènes candidats de résistance identifiés sera réalisée par manipulation génétique chez Nocardia (WP3). B-Évaluer la faisabilité de l'utilisation du WGS dans la prise en charge des patients infectés (WP4), en utilisant une méthode de séquençage en une journée ("one shot", Nanopore). Cette étape impose d’élaborer un outil d'analyse bioinformatique puis de l’appliquer à une cohorte prospective multicentrique (30 patients).

La maladie de Pompe (MP) est une myopathie métabolique héréditaire causée par un déficit en alpha-glucosidase acide (GAA) entraînant une accumulation de glycogène dans les autophagolysosomes et une dysfonction musculaire. Le seul traitement médical disponible est l'enzymothérapie substitutive (ERT) avec de la GAA recombinante, qui réduit l'évolution naturelle de la maladie. Par ailleurs, des vecteurs adéno-associés (AAV) permettent de faire produire en continu une GAA plus efficacement assimilée et au moins 3 essais cliniques ont débuté depuis 2020. Néanmoins, certaines limitations liées au système immunitaire persistent et rendent nécessaire l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques. Le système immunitaire apparaît comme un acteur important de la physiologie musculaire et certaines études suggèrent sa dysfonction dans la MP. Nos données préliminaires révèlent la présence d'une inflammation persistante dans les muscles squelettiques affectés. Nous ne savons pas encore comment ce paysage évolue au cours de la progression de la maladie et de son traitement, si les cellules immunitaires sont intrinsèquement affectées par le déficit en GAA et comment moduler cette inflammation pour soutenir l'ERT. De plus, les patients présentant un titre élevé d'anticorps neutralisants anti-GAA ne répondent plus à l'ERT et ont un très mauvais pronostic. Nous venons de mettre au point un vecteur AAV permettant la production de GAA par les cellules musculaires elles-mêmes, ce qui devrait permettre d'éviter la neutralisation. Se posent alors les questions de savoir si les cellules corrigées par l'AAV peuvent être rejetées par une réponse immune anti-GAA préexistante et l'impact de l'inflammation musculaire sur ce processus. A l’aide d’un modèle murin de MP et d’échantillons de patients, nous aborderons ces questions dans le but de proposer des thérapies combinatoires innovantes associant des molécules immunomodulatrices à l'ERT ou à la thérapie génique par AAV.

L'étude, fruit de la collaboration étroite entre deux partenaires de recherche complémentaires initiée il y a trois ans, se concentre sur l'exploration de l'impact de l'inflammation microenvironnementale sur la composition de la membrane basale capillaire. Elle examine le rôle des protéines matricellulaires (MPs) et d'autres protéines clés impliquées dans le remodelage de la matrice dans le processus critique de raréfaction capillaire observé dans l'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP). En utilisant des techniques avancées telles que le séquençage de l'ARN à cellule unique et la transcriptomique spatiale (MERFISH), notre analyse approfondie de 7 patients atteints d'HTAP idiopathique et de 7 témoins a révélé une réduction significative des cellules endothéliales capillaires (aCap), accompagnée d'une infiltration macrophagique (C1Q+), notamment dans la région périvasculaire. L'analyse du transcriptome différentiel a mis en évidence une surexpression de protéines matricellulaires importantes telles que SPARCL1 et FSTL3, ainsi que d'autres cibles d'intérêt, notamment BMP-6, cadhérine-13 et CD36. De manière intéressante, l'augmentation de la forme monomérique de SPARCL1 est observée avant la perte d'expression de VEGFR2 et coïncide avec le remodelage vasculaire pulmonaire dans le modèle d'hypertension pulmonaire induite par la monocrotaline. Le projet vise à valider ces résultats et à élucider comment le changement de composition des MPs dans la membrane basale capillaire, orchestré par des sous-types cellulaires inflammatoires spécifiques, contribue à la raréfaction capillaire (aCap). Les travaux sont organisés en trois volets : WP1 pour révéler les sous-types cellulaires inflammatoires et les mécanismes régissant la sécrétion de MPs, WP2 pour examiner l'impact des MPs sécrétées par les cellules inflammatoires sur le microenvironnement de la matrice et la biologie des cellules endothéliales vasculaires, et WP3 pour évaluer si la présence de MPs dans le sang peut servir de biomarqueurs du remodelage vasculaire pulmonaire chez les patients atteints d'HTAP.

L’arsenal thérapeutique contre la douleur chronique reste limité et présente de nombreux effets secondaires allant jusqu’à l’addiction. Pour relever ce défi, le projet MyPainkiller s'appuie sur le développement d’un produit naturel isolé à partir d’actinomycètes, connu sous le nom de mycolactone, pour lequel nous avons montré un rôle d’antidouleur à action longue durée et à des doses 1000 fois plus faibles que la morphine chez les rongeurs. Avantageusement, la mycolactone n'entrave pas la motricité. Ce produit a été formulé dans des nanoparticules à base de poly-cyclodextrines conduisant à une forte amélioration de ses propriétés physicochimiques, ce qui permet de le positionner comme un candidat médicament pour le traitement de la douleur. Ce produit innovant, récemment breveté par nos institutions (INSERM / CNRS), marque le point culminant des efforts collaboratifs de quatre équipes multidisciplinaires au cours de la dernière décennie : IPL (Institut Pasteur de Lille), ISMO (Institut de Sciences Moléculaires d'Orsay), INCIT (Immunologie et Nouveaux Concepts en Immunothérapie, Nantes) et IGF (Institut de Génomique Fonctionnelle, CNRS, Montpellier). S'appuyant sur cette solide base, notre projet vise à réaliser les études nécessaires pour le développement de la mycolactone comme candidat médicament. Premièrement, nous nous concentrerons sur l'évaluation de la stabilité à long terme de la formulation pCD-ML, sa diffusion tissulaire, ses propriétés pharmacocinétiques et d'ADME (absorption, distribution, métabolisme et excrétion). Des techniques avancées, telles que l'imagerie MALDI-MS et le marquage au 13C de la mycolactone, seront utilisées pour étudier la diffusion tissulaire et détecter les métabolites. Deuxièmement, nous décrypterons les mécanismes par lesquels la pCD potentialise les propriétés analgésiques de la mycolactone. Étant donné nos recherches récentes sur l'implication de l'AT2R (récepteur de l'angiotensine II de type 2) dans les effets de la mycolactone, nous étudierons que ce récepteur est bien la cible de la pCD-ML aux niveaux cellulaire et subcellulaire. Cela implique de décrypter les voies de signalisation impliquées dans l'action de la mycolactone au sein des neurones, des macrophages et de leur interaction, en exploitant des technologies innovantes telles que l'APEX pour l'analyse des voies de signalisation cellulaire et des cocultures primaires de macrophages-neurones couplées à une analyse basée sur l'imagerie. Enfin, nous évaluerons l'efficacité de la formulation pCD-ML dans trois modèles murins de douleur périphérique, en nous appuyant sur des expériences précédentes avec la mycolactone seule. Cet effort collaboratif associant des expertises complémentaires doit à terme apporter les éléments manquants actuellement pour permettre le passage de la pCD-ML en phase pré-clinique. Le projet MyPainkiller vise à répondre au besoin sociétal urgent de traitement efficace de la douleur MyPainkiller vise à répondre au besoin sociétal urgent en matière de gestion efficace de la douleur et à poser des bases solides pour l'établissement d'un partenariat public-privé en vue du développement préclinique ultérieur du produit.

La maladie de Gaucher résulte de mutations qui altèrent l’enzyme beta-glucocerebrosidase, impliquée dans le métabolisme des glycosphingolipides. Ce défaut dans l’homéostasie des lipides affecte la fonction des macrophages. L’expression phénotypique de la maladie est variable mais touche de manière prépondérante le foie, la rate et les os. Dans certaines formes de la maladie, une atteinte neurologique est observée de manière progressive, ou précocement chez le nouveau-né. Les traitements par enzymothérapie ne permettent pas de les endiguer. L’objectif du projet est de faire produire la beta-glucorebrosidase non seulement par les leucocytes, pour traiter les atteintes périphériques, mais également, en quantité élevée, par les cellules microgliales pour véhiculer l’enzyme vers les neurones du système nerveux central. Les cellules hématopoïétiques greffées sont capables de remplacer la microglie existante lors d’une greffe myéloablative de cellules souches hématopoïétiques. Elles devraient donc apporter la quantité d’enzyme requise aux neurones qui en sont dépourvus après greffe myéloablative de cellules souches autologues génétiquement modifiées. Il n’existe pas de modèle animal récapitulant l’atteinte neuronale et qui puisse être utilisé comme modèle de greffe. Nous avons développé un modèle tridimensionnel et pluricellulaire de la maladie de Gaucher à partir de cellules souches pluripotentes induites issues de patients. Nous développons également des vecteurs lentiviraux capables de produire des quantités supra-physiologique d’enzyme. Le modèle de mini-cerveaux pathologique nous permettra d’évaluer le bénéfice d’une thérapie génique basée sur la délivrance, par des cellules microgliales modifiées par vecteur lentiviral, de la protéine manquante au sein du système nerveux central. Il permettra en outre de préciser le rôle des différentes composantes cellulaires dans la mort neuronale chez les patients ainsi que les mécanismes moléculaires sous-jacents.

Les oligonucléotides antisens (ASO) et les approches de thérapie génique sont très prometteurs pour le traitement des maladies génétiques et de la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) en particulier. Certaines de ces stratégies thérapeutiques ont même été approuvées sur le marché, mais aucune de ces thérapies actuellement approuvées ne traite les comorbidités cérébrales associées à la DMD, qui se retrouvent chez plus de 50% des personnes touchées. Contrairement aux phénotypes dystrophiques musculaires et cardiaques, la réversibilité de ces déficits centraux est mal connue et peu d'études thérapeutiques se sont focalisées sur l'aspect cérébral de la DMD. Nous avons précédemment caractérisé et identifié les déficits neurocomportementaux spécifiques des modèles murins de DMD, ainsi que conçu et optimisé tous les outils moléculaires nécessaires à une restauration efficace des différentes isoformes de la dystrophine. Nos résultats préliminaires indiquent que certains de ces déficits neurocomportementaux peuvent être en partie améliorés par une restauration partielle de Dp427 dans le cerveau adulte. Notre projet BRAIN-DYS vise à utiliser ces outils optimisés pour restaurer plusieurs isoformes de dystrophine afin d'améliorer les déficits neuropsychologiques/comportementaux dans divers modèles murins de DMD, représentatifs des profils de mutation les plus couramment observés chez les patients. Nous visons en particulier à restaurer l’expression des principales isoformes exprimées dans le cerveau en utilisant des approches antisens et de thérapie génique pour évaluer la réversibilité de ces déficits. Notre consortium multidisciplinaire combine l'expertise complémentaire des approches antisens/thérapie génique avec celles de la neurobiologie de la DMD pour atteindre les objectifs de ce projet. Le projet BRAIN-DYS a le potentiel de rapprocher les stratégies de correction génétique d'une compensation complète des symptômes et des comorbidités chez les patients DMD.

Les troubles du spectre de l’autisme (TSA) sont des troubles neurodéveloppementaux sévères avec une prévalence croissante et actuellement aucun traitement disponible. Des approches innovantes pour le traitement du TSA s’avèrent donc nécessaires. Des dysfonctionnements gastro-intestinaux, un microbiote dysbiotique et des niveaux anormalement élevés de métabolites produits par le microbiote (mMet) sont observés chez les patients atteints de TSA. Récemment, nous avons démontré chez le rongeur une relation causale entre un mMet et l'induction sélective des symptômes centraux des TSA (déficits sociaux, comportements répétitifs) et de symptômes gastro-intestinaux (dysbiose du microbiote, dysfonctionnement gastro-intestinal). Un autre mMet élevé chez les patients atteints de TSA est connu pour induire chez le rongeur de l'anxiété, une comorbidité fréquente du TSA. Nous proposons que les mMet anormalement élevés chez les patients atteints de TSA sont de nouvelles cibles thérapeutiques pertinentes pour soulager leurs symptômes comportementaux et gastro-intestinaux. Notre projet vise à fournir une preuve de concept préclinique que des produits bactériens vivants thérapeutiques (LBP) peuvent réduire les niveaux élevés de mMet dans l'intestin et corriger les symptômes comportementaux et gastro-intestinaux dans des modèles précliniques de TSA. Nous avons identifié des voies multi-enzymatiques bactériennes capables de métaboliser nos mMet cibles en métabolites centraux. En combinant biologie computationnelle et biologie synthétique, nous allons d'abord optimiser l'activité des voies dans la souche probiotique Escherichia coli Nissle 1917 (EcN), largement utilisée dans les approches thérapeutiques avec LBP. Nous allons ensuite concevoir des EcN dégradant les mMet conformes aux exigences réglementaires de l'UE pour un usage clinique et valider leur efficacité in vitro et ex vivo. Enfin, les souches EcN thérapeutiques seront testées dans des modèles précliniques de TSA pour évaluer leur sécurité, leur efficacité à réduire les niveaux des mMet cibles, et leurs effets bénéfiques sur les symptômes comportementaux et gastro-intestinaux des TSA. Notre travail ouvrira de nouvelles avenues thérapeutiques nécessaires pour les TSA et sera pionnier dans l'utilisation de LBP dégradant les mMet pour traiter les troubles neuropsychiatriques présentant une dysrégulation des mMet.

Le projet DAMUNO vise à transformer quatre peptides dérivés du venin d'animaux en candidats thérapeutiques en minimisant leur immunogénicité intrinsèque, un obstacle significatif pour leur développement clinique. Nous avons sélectionné quatre molécules avec des repliements canoniques distincts—Kunitz, à trois doigts, et knottin—qui sont des candidats médicaments pour traiter la douleur, les maladies rénales, les maladies cardiovasculaires et l'ischémie. Étant donné que la séquence de ces peptides ne peut pas être humanisée, nous proposons trois stratégies chimiques innovantes pour diminuer leur immunogénicité. Premièrement, nous prévoyons d'incorporer des acides aminés D dans les séquences des peptides. Nous avons récemment démontré qu'introduire un seul acide aminé D (D-AA) dans un peptide réduit considérablement son affinité pour les molécules HLA-DR et sa capacité à induire l’activation des cellules T spécifiques. Les D-AAs perturbent la conformation étendue des peptides liés aux molécules HLA-DR, offrant une solution prometteuse pour surmonter le polymorphisme HLA. Nous avons déjà montré que pour un des candidats peptides thérapeutiques, le D-AA réduit sa capacité à induire une réponse des cellules T chez l’homme. Cependant, l'introduction de D-AA impose des contraintes structurelles aux peptides, ce qui peut perturber leur structure et leurs fonctions biologiques. Nous utiliserons la modélisation moléculaire pour identifier les positions permissives pour l'introduction de D-AA et sélectionner les variants contenant des D-AA à synthétiser. La deuxième stratégie est basée sur la formation de sélénocystéines et de ponts éther pour créer des substituts de liaisons disulfure stables. Il a été démontré que la réduction des liaisons disulfure est nécessaire pour la dégradation des peptides de serpent ayant une structure trois doigts par les protéases et leur présentation aux cellules T. Nous anticipons que la prévention de la réduction des liaisons disulfure bloquera la libération des épitopes des cellules T de la structure et leur présentation aux cellules T. La troisième stratégie vise à empêcher l’apprêtement des peptides dans les cellules présentatrices d’antigène en inhibant leur dépliement. Cela sera réalisée par l’introduction d’agrafes moléculaires pour lier les chaînes latérales des acides aminés de différentes régions du peptide, stabilisant ainsi sa structure. Cette liaison interne sera réalisée en utilisant une stratégie de chimie click. Tous les variants chimiquement modifiées seront synthétisés et caractérisés. La préservation de leurs propriétés pharmacologiques sera évaluée in vitro, ainsi que leur capacité à stimuler les cellules T humaines. Ce projet innovant, basé sur la modification chimique des peptides animaux pour contrôler l'immunogénicité indésirable, devrait fournir une approche générique de dé-immunisation en identifiant des modifications permissives dans les repliements canoniques et en offrant des variants de peptides thérapeutiques non immunogéniques. Cette approche pourra être étendue à d'autres peptides synthétiques candidats médicaments.

Les glomérulonéphrites (GN) sont des maladies à médiation immunitaire et une cause majeure d'insuffisance rénale. Les vascularites (AAV) associées aux anticorps cytoplasmiques antineutrophiles (ANCA) et la néphrite lupique (LN) sont des GN auto-immunes. Les glucocorticoïdes et les médicaments immunosuppresseurs sont utilisés pour contrôler l'activité GN auto-immune, mais leur mécanisme d'action non spécifique et leurs effets secondaires rendent nécessaire le développement de substituts thérapeutiques plus ciblés. L’accumulation de cellules Th17 dans les reins enflammés contribue aux lésions tissulaires. De plus, l’inflammation est entretenue par la dérégulation de la fonction immunosuppressive des cellules T régulatrices (Treg). Le CD95L (FasL) appartient à la superfamille du facteur de nécrose tumorale (TNF). Cette protéine transmembranaire (mCD95L) peut être clivée par des métalloprotéases (MMP) et ADAM-10 pour libérer un ligand soluble (sCD95L). Le récepteur de CD95L, CD95 (Fas, APO1) est exprimé à la surface de toutes les cellules du corps humain. Nous avons observé que la concentration de sCD95L est augmentée chez les patients LN et AAV et que ce facteur favorise non seulement l'accumulation de cellules Th17 dans les reins enflammés, mais inhibe également l'activité immunosuppressive des cellules Treg. Ce projet tentera de comprendre comment le sCD95L prévient l'activité immunosuppressive des cellules Treg et proposera le développement de médicaments originaux ciblant le processus de clivage du mCD95L pour enfin tester in vivo leur efficacité thérapeutique sur des modèles de souris humanisés CD95L de type AAV et LN.

Le déficit en lipase acide lysosomale (D-LAL) est une maladie rare, autosomique récessive, causée par des mutations du gène codant pour la lipase acide lysosomale. La maladie de Wolman (MW) en est la forme la plus grave, avec une incidence de 1 sur 300 000 naissances, entraînant un retard de croissance, une hépatomégalie, une insuffisance hépatique avec une espérance de vie moyenne de 3 à 8 mois. L'enzymothérapie substitutive utilisant la Sebelipase alfa, l’enzyme LAL humaine recombinante, est un traitement très prometteur, mais l'accès, les perfusions fréquentes et le coût représentent des obstacles évidents à ce traitement à vie. La transplantation allogénique de cellules souches hématopoïétiques (CSH) pourrait être curative, mais elle souffre de plusieurs complications post-transplantation. Pour minimiser ces problèmes, nous proposons de transplanter des CSH autologues corrigées génétiquement. Pour cela, nous utiliserons un nouveau modèle de souris lal-/-. Les CSHs de souris seront collectées, modifiées ex vivo et réintroduites chez la souris lal-/- où elles exprimeront à des niveaux supraphysiologiques l'enzyme manquante nécessaires pour corriger la pathologie. Pour insérer de manière stable le transgène thérapeutique LAL, nous utiliserons le système de nucléase CRISPR/Cas9 pour obtenir une intégration ciblée dans le locus de l'a-globine, ce qui garantit une expression sûre et efficace du transgène dans la lignée érythroïde. En bref, la proposition a 4 objectifs: 1) trouver un traitement efficace pour la MW; 2) établir un nouveau pipeline d'analyse pour suivre le traitement WD; 3) développer une nouvelle matrice de vecteur d'ADN de donneur; 4) établir une plateforme GT basée sur HSC pour la thérapie de remplacement des protéines. Cette étude ouvrira la voie au développement d'une nouvelle approche de thérapie génique, dont le besoin est urgent, pour cette maladie mortelle, ainsi que pour d'autres troubles de stockage lysosomal.

Les solvants eutectiques profonds (DESs) connaissent actuellement un essor fulgurant en développement pharmaceutique notamment par leur capacité à augmenter la solubilité de molécules peu solubles dans l’eau. Parmi les différentes voies d’administration potentielles, la voie topique cutanée et la voie transdermique sont actuellement les plus étudiées tandis que les études mettant en jeu la voie orale sont peu nombreuses ou fragmentaires. Notamment, il y a peu d’études intégrant à la fois des études de solubilité et de stabilité d’une substance active, des études de toxicité in vivo à la fois aigüe et chronique, des études de pharmacocinétique et de distribution tissulaire de la substance active mais également des études d’efficacité dans une situation pathologique. Le but du projet ODES (Oral drug-delivery by Deep Eutectic Solvents) est donc de mieux comprendre les potentialités des DESs pour une administration par voie orale en évitant les écueils décrits précédemment notamment en dégageant les forces mais aussi les éventuelles faiblesses de ces solvants. Ainsi, au cours du projet ODES, la toxicité in vivo de ces nouveaux solvants sera étudiée à la fois d’un point de vue aigu mais également chronique en incluant les effets des DESs sur le microbiote intestinal. De plus, en utilisant l’albendazole comme molécule modèle des études de solubilité et de stabilité seront réalisées et l’analyse du phénomène de sursaturation est également prévue. Par ailleurs, en utilisant l’échinococcose alvéolaire comme pathologie modèle, des études de pharmacocinétique et de biodistribution tissulaire de l’albendazole solubilisée dans les différents DESs non toxiques seront réalisées en condition pathologique pour tenir compte de la composante inflammatoire qui peut totalement changer les concentrations plasmatiques et tissulaires. Enfin, des études d’efficacité thérapeutique sur l’échinococcose alvéolaire seront également réalisées et seront corrélées à la biodisponibilité.