Projets

Le syndrome de grêle court (SGC) résulte d'une résection intestinale étendue et est la principale cause d'insuffisance intestinale. Outre la nutrition parentérale, un traitement pharmacologique efficace avec une grande hétérogénéité de réponse chez les patients est aujourd’hui utilisé. Ce traitement très onéreux (250 000€/patient/an) incite à la recherche d’autres cibles thérapeutiques. Notre hypothèse est que le microbiote spécifique des sujets SGC ou «lactobiote» est un réservoir potentiel de signaux-cibles contribuant à l’amélioration des capacités d'absorption intestinale. L’objectif de ce projet est d’étudier le rôle de ce microbiote particulier en identifiant les facteurs signaux améliorant l’absorption intestinale dans le SGC. Les perspectives sont d’identifier des espèces bactériennes du lactobiote et/ou les métabolites qui pourraient servir de cibles pour développer des stratégies thérapeutiques pour la prise en charge des patients avec SGC.

La sclérose latérale amyotrophique (SLA ou maladie de Charcot) est la troisième maladie neurodégénérative la plus commune en France. La SLA est caractérisée par une dégénérescence progressive des motoneurones conduisant à la paralysie musculaire, puis à la mort des patients en 2 à 5 ans. Il n’existe actuellement pas de traitement pour cette maladie. La cause la plus fréquente de SLA est une expansion de répétition des nucléotides GGGGCC dans le gène C9ORF72. Ces répétitions sont traduites en protéines DPR toxiques et diminuent l’expression de la protéine C9ORF72. Nos données récentes montrent que la perte d’expression de C9ORF72 diminue la capacité des neurones à éliminer par autophagie les protéine DPR, conduisant ainsi à la mort des neurones. De plus nous avons identifié des composés pharmaceutiques pouvant corriger ces altérations et rétablir une viabilité normale aux cellules (Sellier et al., 2016 ; Boivin et al., 2020). Nous souhaitons mieux comprendre ces mécanismes pathogéniques, notamment en résolvant la structure du complexe protéique contenant C9OR72 par cryoEM, mais aussi en développant de nouveaux modèles de neurones à partir de cellules humaines iPS et en créant de nouveaux modèle animaux (souris) de la sclérose latérale amyotrophique. De plus, nous souhaitons identifier des molécules pharmaceutiques pouvant corriger ces altérations, et ainsi explorer des pistes thérapeutiques pour cette maladie dévastatrice. En conclusion, ce projet novateur et ambitieux permettrait d’étudier les mécanismes moléculaires, cellulaires et physiologiques altérés dans une maladie génétique neurodégénérative, et ceci de façon intégrée, transversale et à de multiple échelle, allant de la structure atomique des protéines jusqu’à l’animal, et en passant par des cultures de neurones humains différenciés à partir de cellules IPS.

L'intestin humain est colonisé par des milliards de micro-organismes qui constituent le microbiote et exercent diverses fonctions souvent associées à des effets physiologiques bénéfiques pour leur hôte. Le vaste répertoire de molécules dérivées du microbiote a un impact bénéfique global sur l'hôte en maintenant l'homéostasie intestinale, notamment en favorisant le maintien de la barrière intestinale, les fonctions des cellules épithéliales intestinales (CEI) ainsi que le développement et la maturation des cellules immunitaires de la muqueuse. Pour cela, l'immunité innée stimulée par le microbiote déclenche une réponse physiologique protectrice en éliminant les agents pathogènes, en réparant les tissus endommagés, en augmentant les fonctions de barrière épithéliale et en favorisant la différenciation et la prolifération des CEI, ainsi que le développement et la maturation des cellules immunitaires sous-épithéliales, telles que les lymphocytes T. Ces processus sont initiés par l'activation des récepteurs de l'immunité innée qui reconnaissent des motifs microbiens conservés et sont exprimés par les CEI. Ces récepteurs, par la détection des métabolites dérivés du microbiote, sont considérés comme des régulateurs clés de l'homéostasie intestinale et des maladies inflammatoires chroniques telles que les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI). Récemment, ALPK1 a été décrit comme un nouveau récepteur de l'immunité innée initiant des réponses pro-inflammatoires conduisant à l'élimination des pathogènes. De nombreuses études ont établi qu'ALPK1 et de son ligand l'ADP-heptose (ADP-H), produit par les bactéries pathogènes, initient l'oligomérisation et la phosphorylation de TIFA et de l'activation de NF-kB. Bien que de nombreuses avancées aient été réalisées dans la compréhension du rôle du microbiote et des récepteurs de l'immunité innée dans l'homéostasie intestinale et de la manière dont la dérégulation de cette interaction conduit à des conditions physiopathologiques telles que les MICI, aucune étude n'a évalué le rôle d'ALPK1 dans ce contexte. En utilisant des organoïdes, des souris déficientes pour ALPK1 et un modèle de colite induite chimiquement, nos résultats préliminaires suggèrent un rôle de la voie ALPK1 dans le développement, la différenciation et les fonctions des CEIs et dans la régulation de la physiopathologie intestinale. De plus, nous avons également montré qu'ALPK1 est fortement exprimée dans les tissus enflammés des patients atteints de MICI comparés aux tissus non enflammés et aux tissus de contrôle et que les membres du microbiote peuvent activer la voie ALPK1, ce qui positionne cet axe de signalisation comme un acteur important du dialogue hôte-microbiote et de l'homéostasie intestinale. Sur la base de cet ensemble croissant de preuves, nous proposons donc que l'axe ADP-H/ALPK1 soit une voie de signalisation centrale permettant l'intégration des signaux dérivés du microbiote pour contrôler l'homéostasie intestinale. L'objectif global du projet GUT-ALPK1 est donc d'analyser le rôle de cet axe de signalisation dans le maintien de l'homéostasie intestinale à l'état stable et dans des conditions pathophysiologiques et de décrypter les mécanismes impliqués. Pour cela, nous utiliserons des approches transdisciplinaires, incluant des modèles animaux mutés uniques combinés à des approches de pointe utilisant des organoïdes murins et humains et à des analyses transcriptomiques d’échantillons humains. Dans ce projet, nous caractériserons l'impact d'ALPK1 sur l'homéostasie intestinale, nous caractériserons finement les mécanismes de transport de l'ADP-H, nous évaluerons l'implication de cet axe de signalisation dans le développement de la colite et nous visons à transposer ces résultats chez l'humain.

La maladie d'Alzheimer est liée à l'accumulation cérébrale de peptides amyloïdes-? (A?) agrégés qui initient une cascade pathologique conduisant à l'agrégation de protéines tau et à leur propagation ainsi qu’à des altérations synaptiques. La microglie est désormais établie comme un régulateur clé de la pathologie Alzheimer, mais la nature des interactions entre les modifications microgliales et la physiopathologie de la maladie d'Alzheimer n'est toujours pas claire. Ces liens ont été principalement établis dans des modèles rongeurs alors que la réaction microgliale est différente entre les rongeurs et les primates. Nous avons induit des pathologies A?/tau ainsi que des altérations cognitives chez un primate (Microcebus murinus) après infusion intracérébrale d'extraits de cerveaux de patients Alzheimer. Notre hypothèse de travail est que l'évaluation des changements microgliaux en réaction à la pathologie Alzheimer induite chez ce primate fournira de nouvelles connaissances inestimables avec un fort potentiel translationnel vers de futures stratégies thérapeutiques contre la maladie d'Alzheimer. Le consortium PrimAlz concentre des expertises dans le domaine des microglies, de la physiopathologie de la maladie d'Alzheimer et des modèles primates de maladies neurodégénératives pour répondre à deux objectifs. 1. Phénotyper la microglie au cours du vieillissement et de la pathologie d'Alzheimer induite chez un primate y compris par des approches transcriptomiques. 2. Évaluer l'impact d'un traitement qui bloque la prolifération des microglies et modifie le profil inflammatoire microglial en un phénotype anti-inflammatoire. La capacité de limiter l’activation microgliale permettra d'évaluer les relations entre les changements de la microglie et la physiopathologie de la maladie d'Alzheimer. Globalement, ce projet permettra de mieux comprendre la physiopathologie de la maladie d'Alzheimer.

L'activation de la microglie joue un rôle crucial dans la maladie d'Alzheimer, comme le démontre la quantité croissante de facteurs de susceptibilité génétiques identifiés qui sont spécifiquement exprimés par ces cellules. Plusieurs études suggèrent de plus que les plaques amyloïdes induisent un phénotype microgliale qui concoure à la progression de la tauopathie dans le cerveau des patients. Les données récentes suggèrent que, stimulée en permanence par l’accumulation intracérébrale de peptide Aß, la microglie ne serait à un certain stade plus en mesure de nettoyer les espèces pathologiques de Tau excrétées par les neurones atteints, entrainant ainsi une propagation de la tauopathie. Nous avons montré qu’une activation microgliale transitoire laisse une empreinte durable sur le phénotype de ces cellules. Nous faisons l’hypothèse que ces modifications pourraient accélérer la sénescence microgliale, favorisant ainsi plus tard l'émergence des maladies neurodégénératives. Pour explorer cette hypothèse dans le projet PriMicro, nous utiliserons un modèle de neuroinflammation transitoire que nous avons développé et qui induit une activation à long terme de la microglie vers un phénotype plus phagocytaire. Ce modèle d'amorçage de la microglie sera appliqué à plusieurs modèles de tauopathie afin d'en observer les conséquences sur cette composante de la maladie d'Alzheimer qui est fortement corrélée aux symptômes cognitifs affectant les patients. En premier lieu nous testerons son effet sur deux lignées transgéniques afin d'étudier son impact sur les déficits fonctionnels ainsi que sur les pertes synaptiques et la neurodégénérescence spécifiquement induit par la tauopathie dans deux contextes distincts. Pour évaluer les effets de l’amorçage de la microglie spécifiquement sur la tauopathie qui est à l’origine des déficits cognitifs atteignent les patients, nous utiliserons la lignée THY-Tau22 qui présente uniquement ce type de lésion. Les plaques séniles étant cependant toujours présentes dans le cerveau des patients, nous utiliserons également la lignée transgénique 3xTg qui est atteinte par les deux types de lésions. Ces deux lignées présentent des déficits cognitifs bien caractérisés ce qui nous permettra de déterminer si un amorçage de la microglie par un épisode inflammatoire transitoire avant l’apparition de la pathologie accélère ensuite la survenue des symptômes. Nous étudierons également l'impact de l'amorçage de la microglie sur la propagation des espèces toxiques de Tau. Nous utiliserons pour cela un modèle de tauopathie focal induit par transfert de gène AAV que nous avons mis au point. Ce paradigme expérimental sera implémenté dans des souris AAP-PS1dE9, afin de se placer dans le contexte amyloïde. Plusieurs études récentes suggèrent en effet fortement que ce contexte est nécessaire pour induire la propagation de la tauopathie entre neurones connectés. Nous mettrons en œuvre des expériences comportementales in vivo sur la souris, de l'histologie quantitative, de la cytométrie en flux et des méthodes de RNAseq. Cela nous permettra de déterminer si un épisode neuroinflammatoire préalable favorise et aggrave une tauopathie survenant plus tardivement et d'identifier les voies de signalisation microgliale impliquée dans la propagation des espèces pathologiques de Tau qui représenteront des nouvelles cibles thérapeutiques de choix.

La protéine S (PS) est un anticoagulant physiologique qui a également été impliqué dans la phagocytose de cellules exposant de la phosphatidylsérine, via l’activation des récepteurs TAM. A ce titre, la PS est à la croisée de mécanismes physiopathologiques majeurs de la drépanocytose. Celle-ci est une maladie des globules rouges (GR) liée à la présence d’une hémoglobine anormale entrainant la formation de GR dysfonctionnels (drépanocytes) en conditions hypoxiques, et qui exposent de façon anormale de la phosphatidylserine à leur surface. Ceci favorise leur phagocytose/élimination, mais également leur adhérence à l’endothélium et l’activation de la coagulation, et contribue ainsi à la survenue des crises vaso-occlusives (CVO) observée au cours de la maladie. De façon intéressante, les patients atteints de drépanocytose ont souvent un déficit en PS qui s’accentue au cours des CVO. L’ambition de PROSICK est d’étudier de façon approfondie l’implication de la PS dans la drépanocytose et de développer un traitement visant à augmenter l’activité de cette protéine. Ainsi, l’étude d’un modèle murin de déficit en PS chez des souris drépanocytaires constituera un modèle de choix pour mieux comprendre l’implication de la PS dans la physiopathologie de la drépanocytose, mais également pour évaluer l’efficacité d’un traitement. La complémentarité du consortium associant des équipes reconnues dans le domaine des GR et de la PS, et la nouveauté des approches envisagées font la force de ce projet. De plus, des résultats prometteurs utilisant un nanobody anti-PS original qui potentialise l’activité anticoagulante de la PS, ont déjà été obtenus. Des modèles humains d’adhérence de GR à l’endothélium, mais également de phagocytose de GR par des macrophages, seront mis en œuvre et apporteront des éléments essentiels dans la compréhension du rôle de la PS dans cette maladie. Ils constitueront également des modèles intéressants pour évaluer ex-vivo l’impact du nanobody identifié.

Les mégacaryocytes (MK) sont de grandes cellules polyploïdes produisant les plaquettes et jouent un rôle essentiel dans le maintien du microenvironnement de la moelle osseuse (MO). Une dérégulation de la formation des MKs peut conduire à des néoplasmes myéloprolifératifs (NMP), à une thrombocytémie et à une myélofibrose (MF) associée, avec un risque accru de complications thrombotiques et d'insuffisance médullaire. Une mutation acquise de JAK2V617F, entraînant une signalisation constitutive du récepteur Mpl de la thrombopoïétine, est la cause principale de la plupart des NMP. Bien que les inhibiteurs ciblant les molécules de signalisation clés en aval de Mpl, tels que JAK2, MEK et PI3K, aient montré un bénéfice thérapeutique dans le traitement des NMP, ils n'aboutissent pas à une rémission complète et n'ont aucun effet sur la MF. Il est donc urgent de mieux comprendre comment la signalisation Mpl est régulée et d'identifier de nouvelles cibles médicamenteuses. L'hypothèse du projet REMYS est que les tyrosine phosphatases Shp1 et Shp2 jouent des rôles critiques dans la régulation de la signalisation Mpl et que leur ciblage peut avoir des avantages thérapeutiques. Un ensemble de données a déjà établi que Shp1 et Shp2 travaillent conjointement pour réguler la signalisation Mpl, le nombre et la fonction des MK dans la MO et les plaquettes sanguines. En utilisant une ensemble de techniques de pointe multidisciplinaires et de nouveaux modèles de souris, nous déchiffrerons les mécanismes moléculaires qui permettent à Shp1 et Shp2 de contribuer au maintien de l'homéostasie des MK/plaquettes ; les conséquences physiopathologiques de leur délétion dans la lignée MK dans un modèle murin de NMP/MF, et le bénéfice thérapeutique de l'inhibition de Shp2. Les données permettront une compréhension accrue des mécanismes moléculaires régulant la mégacaryopoïèse et la thrombopoïèse et de révéler de nouvelles cibles améliorées pour le traitement du NMP et de la MF.

La relation entre microbiote intestinal et arthrites reste encore peu étudiée. Nos études récentes dans la spondyloarthrite (SpA) -séquençage haut débit des selles de 350 patients et témoins (T)- ont révélé une dysbiose intestinale spécifique de cette pathologie, caractérisée par une réduction de la diversité microbienne et de l'abondance de plusieurs taxa, contrastant avec l'abondance accrue de quelques espèces bactériennes, dont Ruminococcus gnavus, corrélées à l'activité de la maladie. Notre hypothèse est que les espèces bactériennes en expansion durant les phases actives de la SpA pourraient jouer un rôle pathogène direct. Cela concerne en particulier R. gnavus, dont le génome est hautement variable, comportant des souches déjà identifiées comme associées aux maladies inflammatoires de l'intestin ou au Lupus et présentant des gènes qui pourraient contribuer à sa pathogénicité par différents mécanismes. Certaines souches de R. gnavus ont notamment une activité mucolytique qui pourrait fragiliser la barrière épithéliale ou produisent des constituants pro-inflammatoires (polysaccharide de paroi, superantigènes B). Ce projet repose sur un Consortium de partenaires académiques collaborant activement. Ses buts sont 1) d'isoler des souches d'espèces bactériennes d'intérêt, de caractériser leurs gènes/produits spécifiquement associés à la SpA ; 2) de tester la pathogénicité de ces souches in vitro sur des cellules de patients ou de T ; 3) de caractériser in vivo leur rôle pathogène dans le modèle de SpA du rat transgénique HLA-B27 (rat-B27). La Tâche 1 concerne l'administration du projet, le suivi des réalisations, la valorisation et la propriété intellectuelle. Dans la Tâche 2, nous isolerons des souches de R. gnavus à partir d'échantillons (selles, biopsies intestinales) de patients atteints de SpA et de T. Ces souches seront caractérisées sur le plan génétique et metabolique pour identifier des propriétés spécifiques de la SpA potentiellement pathogènes. Ces données seront complétées par l'analyse des gènes et des voies métaboliques des métagénomes disponibles et par l'étude métabolomique de selles et de plasma de SpA et de T, pour en déduire des conséquences biologiques spécifiques de la SpA. La Tâche 3 testera in vitro le rôle pro-inflammatoire des gènes bactériens sélectionnés sur des lignées cellulaires grâce au système de criblage Metafun et celui des souches d'intérêt sur des organoides intestinaux et des "gut-on-chips" générés à partir de biopsies d'intestin ainsi que sur les monocytes et lymphocytes T intestinaux de 50 couples SpA/T. Les souches de R. gnavus associées à la muqueuse intestinale seront quantifiées par RT-q-PCR. La Tâche 4 testera la causalité des souches bactériennes chez le rat-B27 in vivo et in vitro. Les rats-B27 seront colonisés avec les souches -de R. gnavus ou d'autres espèces- isolées de SpA. Leur effet pro-inflammatoire sera testé sur des rats-B27 traités au sevrage avec des antibiotiques ou du polyéthylène glycol puis gavés quotidiennement durant plusieurs semaines avec les bactéries candidates puis sur des rats-B27 germ-free monoassociés avec les bactéries candidates. La réactivité des lymphocytes T de rats-B27 sera testée in vitro vis-à-vis des bactéries ayant servi à les gaver. En résumé, ce projet permettra la caractérisation approfondie de bactéries intestinales suspectes de pathogénicité dans la SpA. Il est conçu pour apporter une preuve de concept que le microbiote intestinal pourrait jouer un rôle pathogène direct dans le développement de la SpA en étudiant ses conséquences sur le métabolome, sur la réactivité des cellules immunes et épitheliales de l'intestin, et dans le modèle de SpA du rat-B27. S'il est démontré que des certaines souches de bactéries peuvent jouer un rôle causal dans la SpA, cela ouvrira la voie aux interventions thérapeutiques cherchant à corriger la dysbiose par la vaccination, les prébiotiques ou probiotiques, la phagothérapie, ou la transplantation fécale.

Le syndrome de Sjögren (SjS) est une maladie auto-immune chronique caractérisée par la destruction des glandes exocrines par des cellules immunitaires auto-réactives. Environ 0,5% de la population est souffre du SjS caractérisé par la sécheresse de la bouche et des yeux et il n’y a pas de thérapie contre la maladie. L’immuno-pathologie du SjS est complexe et associée à une interaction entre divers types de cellules, y compris les cellules épithéliales des glandes salivaires (SGEC), les lymphocytes et les cellules immunitaires innées. Des recherches récentes dans le domaine de l’auto-immunité ont révélé le rôle essentiel des peptides antimicrobiens (AMPs) dans la prévention de ces maladies grâce à leur capacité immuno-régulatrice. Parmi eux, le secretory leukocyte protease inhibitor (SLPI) est fortement exprimé par les les cellules acinaires des SGs. SLPI présent dans le milieu extracellulaire peut pénétrer dans les cellules voisines et moduler la fonction de diverses cellules immunitaires. Notre objectif est donc de déterminer le rôle de la SLPI dans les glandes exocrines lors du développement de SjS dans des modèles murins et en utilisant des échantillons de patients. Notre projet offrira de nouvelles perspectives dans l’immuno-pathologie de SjS et de nouvelles opportunités thérapeutiques.

Clostridioides (Clostridium) difficile est la principale cause d'infections nosocomiales associées à l'antibiothérapie qui induit la perturbation du microbiote intestinal et favorise la colonisation par ce pathogène. En raison des formes sévères associées à une forte réponse inflammatoire et à des taux de récidive plus élevés, un impératif actuel est de développer des traitements alternatifs des infections à C. difficile. Les mécanismes contrôlant le cycle d'infection de cet entéropathogène humain majeur restent largement inexplorés. Les ARN non codants (ARNnc) sont au centre des réseaux contrôlant la virulence et la résistance aux antibiotiques chez les pathogènes. Ce projet s'appuie sur nos données à l'échelle du génome sur une grande diversité d'ARNnc chez C. difficile (cartographie des promoteurs et RNA-seq), la majorité étant spécifique à ce pathogène, leur expression pendant l'infection (dual RNA-seq) et leurs interactions avec la protéine chaperon à l’ARN Hfq (RIP-seq). En plus de la souche de référence nous étendrons le projet à la souche hypervirulente de ribotype 027 avec un impact clinique majeur, afin de mieux comprendre l'évolution de la pathogenèse de C. difficile. Notre objectif est de découvrir les rôles biologiques et les mécanismes moléculaires des riborégulations au cours des infections à C. difficile. Nous utiliserons une stratégie intégrative interdisciplinaire combinant les approches globales et ciblées de la biologie moléculaire et la génétique, des approches bioinformatiques ainsi que des modèles animaux pour identifier les cibles des ARNnc et étudier l'impact de la riborégulation chez C. difficile et pendant l'infection chez l'hôte, en particulier dans la modulation des réponses inflammatoires. Nous espérons identifier des nouveaux mécanismes basés sur les ARN contrôlant le pouvoir pathogène chez C. difficile pour développer à l’avenir de nouvelles stratégies diagnostiques et thérapeutiques afin de limiter le développement de l'infection à C. difficile.

La réponse immunitaire antivirale nécessite une action coordonnée de l’immunité innée, comprenant les voies NF-kB et interféron (IFN), et l'induction de la réponse adaptative, par l’apprêtement et la présentation des antigènes viraux par les molécules du CMH. TAX1BP1 est l'un des récepteurs de l'autophagie sélective apparentés à SQSTM-1 (SLR) et il régule à la fois la voie NF-kB et la réponse IFN. TAX1BP1 a été décrit comme un effecteur clé de la mitophagie, processus de dégradation des mitochondries impliqué dans la signalisation antivirale, mais aussi récemment comme un modulateur puissant du trafic du CMH et du chargement des antigènes. L'objectif du projet SARDINN est de mieux caractériser la capacité de TAX1BP1 à réguler la signalisation innée et la présentation antigénique, et d'interroger la possible redondance fonctionnelle de TAX1BP1 avec d'autres SLR. Plusieurs virus ciblent directement TAX1BP1 pour manipuler la signalisation innée. L'originalité de notre approche est d'utiliser les facteurs viraux Tax d'HTLV-1, N de RSV, et BHRF-1 d'EBV, identifiés sur la base de nos précédents travaux comme interférant avec TAX1BP1, pour manipuler et mieux comprendre les voies de signalisation cellulaires et les mécanismes moléculaires impliqués dans les fonctions des SLR. Dans un premier axe, nous disséquerons le rôle de TAX1BP1 et des autres SLR dans la signalisation innée, à l'aide de protéines virales. Nous combinerons l'expertise respective des 3 partenaires sur les protéines virales pour réaliser et comparer l'interactome de proximité de chacun des SLR, par une approche protéomique de type BioID, en absence et en présence des protéines virales. En parallèle, nous caractériserons précisément l'interaction des SLR avec les protéines virales en utilisant des approches biochimiques et d'imagerie (microscopie à fluorescence confocale et super-résolutive, complémentation de fluorescence bimoléculaire). Nous exploiterons alors ces propriétés des protéines virales pour caractériser l'activité des SLR dans la régulation de la signalisation innée et de la mitophagie, à l'aide de méthodes de biochimie et par le développement d'approches d'imagerie à très haute résolution, sous la forme de la microscopie électronique à balayage à faisceau d'ions focalisé (FIB-SEM). Dans un deuxième axe, nous étendrons cette approche et exploiterons les protéines virales comme des outils pour manipuler et comprendre les fonctions des SLR dans l'apprêtement des antigènes et leur chargement sur les molécules de CMH-II, ainsi que sur le trafic du CMH-II. Pour cela, nous mettrons en œuvre des méthodes d'immunopeptidomique combinées à de l'imagerie et à des approches biochimiques. Les résultats obtenus seront alors transposés dans des contextes d'infections virales, en s'appuyant sur des modèles in vitro et ex vivo d'infection par HTLV-1, EBV ou RSV. Nous générerons une nouvelle lignée murine présentant une délétion conditionnelle de TAX1BP1, pour limiter l'hyperinflammation délétère observée dans les souris tax1bp1-/-. A l'aide de ce nouveau modèle in vivo, nous caractériserons les fonctions de TAX1BP1 dans la réponse innée à l'infection par RSV. Les résultats attendus de ce projet devraient permettre d’établir une carte complète des interactions de TAX1BP1/SLR en lien avec l'immunité innée et la présentation antigénique, ainsi que des mécanismes moléculaires sous-jacents. De telles données ouvrent la voie à une meilleure compréhension de ces voies de signalisation, ainsi qu’à leur détournement au cours des infections.

Les entéro-pathogènes doivent intégrer de multiples signaux environnementaux, comme les tensions en O2 et le stress oxydatif, pour s'implanter dans des micro-niches intestinales qui sont complexes et variées. Clostridium difficile (CD) semble un bon modèle pour étudier l'impact de ces stress environnementaux sur les processus de colonisation et d'infection des bactéries anaérobies strictes. Les principaux objectifs du projet Difox sont i) l'identification des facteurs contribuant à la détoxification suite à un stress oxydatif et de leur rôle dans des conditions imitant les étapes du cycle infectieux de CD, ii) l'étude in vivo de l'influence de microenvironnements intestinaux dans la colonisation, la localisation de CD et la réponse de l’hôte par l’étude principalement des neutrophiles iii) le rôle de l'adaptation aux faibles tensions en O2 sur la physiologie et la production des facteurs de virulence et l'identification des réseaux de régulation associés.

Le syndrome de Sjögren primitif (SSp) est une maladie auto-immune caractérisée par une infiltration lymphocytaire des glandes lacrymales et salivaires.Cependant, les cellules épithéliales salivaires (CES) ne sont, en effet, plus uniquement considérées comme des cibles passives de l’auto-immunité mais jouent un rôle actif dans l’initiation et l’amplification de la réaction inflammatoire . Ainsi, l’étude des mécanismes régulant la signalisation pro-inflammatoire dans les CES est importante pour limiter leur dysfonctionnement. L’expression de gènes inflammatoires est assurée par des machineries finement régulées. Récemment, des modifications des ARNm ont été identifiées comme permettant la régulation de l’expression génique. En particulier, la modification N6-methyladenosine (m6A) a été détectée au niveau des molécules d’ARN impliquées dans la réponse inflammatoire. L'objectif global de ce projet serait de définir les mécanismes par lesquels cette nouvelle régulation post-transcriptionnelle contrôle la transduction du signal inflammatoire dans les CES, avec l'objectif à long terme d'utiliser ces connaissances fondamentales pour développer de nouvelles cibles thérapeutiques.

Le virus humain de la leucémie T de l'adulte de type 1 (HTLV-1) est responsable d'une infection chronique qui demeure le plus souvent asymptomatique, mais qui peut évoluer vers des pathologies sévères telles que la leucémie T de l'adulte ou la paraparésie spastique tropicale. Les pathologies induites par HTLV-1 restent globalement négligées, et ce n'est que dernièrement que l'OMS a reconnu HTLV-1 comme un problème de santé publique. L’infection chronique par HTLV-1 induit des dysfonctionnements du système immunitaire chez des porteurs asymptomatiques, indiquant un défaut précoce de l’induction des réponses immunes de l'hôte. En particulier, les cellules dendritiques (DC) des individus chroniquement infectés ont des phénotypes et des fonctions altérés, qui convergent vers un défaut de leur maturation pilotée par NF-kB, et qui suggèrent leur incapacité à initier des réponses adaptatives T spécifiques du virus. Notre objectif est de disséquer ces réponses, des premières étapes d'exposition et/ou d'infection, aux conséquences en termes de stimulation (ou de suppression) de réponses T spécifiques d'HTLV-1. Nos objectifs sont les suivants : 1 : Caractériser le phénotype des DC induit par l'exposition à HTLV-1 et l'infection. L'exposition de DC à des cellules infectées par HTLV-1 induit un état de non-réactivité. Le phénotype de maturation de DC exposées à HTLV-1 et/ou infectées, ainsi que leur profil transcriptionnel, sera évalué en détail par cytometrie de flux multiparamétrique, phosphosflow et RNA-seq respectivement, avant et après re-stimulation par divers stimuli, afin de mimer les signaux de dangers. Nous identifierons également les déterminants viraux responsables de ces altérations. 2 : Elucider les relations entre HTLV-1 et les voies de signalisation innée dans les DC. L'analyse des dysfonctions des DC pointe vers un défaut de maturation NF-?B- et IRF3 dépendante, induit par l'exposition à HTLV-1, et à une activation de NF-?B lors de l'infection. Nous analyserons l'impact, sur les voies NF-?B et IRF3 de l'exposition à HTLV-1 de DC et de leur infection, ainsi que les propriétés de signalisation et leur partenaire, dans les DC, des protéines virales régulatrices/auxiliaires (Tax, HBZ, p8/12 et p30) par WB, imagerie et strectroscopie de masse des complexes immunoprécités. 3 : Analyser les conséquences sur la présentation antigénique et l'activation de réponses T spécifiques. Nous caractériserons la capacité des DC exposées à HTLV-1 ou infectées à présenter des antigènes et à activer des réponses T spécifiques. Nous nous concentrerons sur les conséquences de l'expression de protéines virales régulatrices/auxiliaires, sur la maturation, le trafic et le chargement des molécules de CMH-II, par imagerie, WB, ELISA et cytometrie de flux multiparamétrique. Le consortium est construit autour de 2 partenaires avec des expertises complémentaires dans les domaines des interactions virus / immunité innée et de la virologie moléculaire (Hélène Dutartre & Chloé Journo) et de la présentation des antigènes et l'activation des réponses T (Arnaud Moris). La complémentarité de ce consortium nous permettra de combiner des approches de pointe disponibles sur chacun des sites, dans une approche originale et plurielle des interactions entre HTLV-1 et DC. De nouvelles fonctions des protéines virales seront mises au jour dans les DC. Au-delà de la caractérisation spécifique des interactions entre HTLV-1 et DC, ce projet contribuera à la meilleure compréhension de la biologie des DC.

Les addictions aux substances psychoactives génèrent une inquiétude dans le domaine de la santé publique et représentent une charge financière. Il convient donc de comprendre comment s'installe le comportement addictif afin de définir des stratégies de prévention de cette pathologie. Bien que les structures cérébrales et les circuits synaptiques impliqués dans l’addiction soient connus, notre compréhension du substrat cellulaire qui sous-tend les changements de traitement de l'information conduisant à l'addiction reste incomplète. Il est maintenant admis que les interactions neurogliales sont essentielles au traitement de l'information cérébrale et aux fonctions cognitives. Cependant, la manière dont elles participent au remodelage menant à l'addiction n'est pas résolue. Nos données montrent que la protéine astrogliale Cx30 est fortement impliquée dans la réponse comportementale induite par la cocaïne. De façon remarquable, la Cx30 assume de multiple fonctions qui sont toutes susceptibles de réguler la plasticité cérébrale associée à l’addiction. Ceci inclut sa fonction de canal pouvant réguler les niveaux de petites molécules telles que la dopamine ainsi que son rôle dans la régulation de la matrice extracellulaire ou de la couverture des synapses. Le projet proposé vise donc à comprendre comment la Cx30 astrogliale participe au développement de l’addiction à la cocaïne. A cette fin, nos objectifs sont donc de: 1- Déterminer l'implication de la Cx30 dans le comportement addictif 2- Déchiffrer les processus physiopathologiques en jeu dans l'addiction à la cocaïne et contrôlés par la Cx30 astrocytaire 3- Identifier la signalisation astrocytaire qui sous-tend le contrôle de l'addiction par la Cx30. Définir comment les interactions neurogliales influencent les fonctions cérébrales élargira le champ de recherche permettant de déterminer les dysfonctionnements à l’origine de pathologies cérébrales ainsi que d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques.

Les troubles neurodéveloppementaux (TN) tels que les troubles du spectre autistique (TSA) constituent un fardeau majeur pour nos sociétés. De manière surprenante, leurs bases neurobiologiques restent incomplètement définies au-delà des contributions neuronales et synaptiques. Des travaux utilisant des techniques à haut débit ont jeté un nouvel éclairage sur la complexité du cerveau et ont mis en évidence une plus grande diversité cellulaire que prévue dans le cortex cérébral mature. Cependant, l'étendue de cette diversité cellulaire n'est pas encore totalement appréhendée et la contribution individuelle de sous-types corticaux distincts à l'étiologie des TN reste inexplorée. De plus, comment cette diversité apparaît au cours du développement cortical et comment elle se traduit par des différences fonctionnelles sont des questions auxquelles il est primordial de répondre in vivo. Nous avons récemment découvert une nouvelle source de cellules corticales en dehors du pool de progéniteurs corticaux. Nous avons comme objectif à présent de caractériser les propriétés cellulaires et moléculaires de ces progéniteurs sous-palliaux, leur migration et les caractéristiques moléculaires et fonctionnelles spécifiquement acquises par leur descendance corticale. À cette fin, notre consortium de quatre experts complémentaires utilisera un large répertoire technique reposant sur des méthodes multicolores de suivi du lignage cellulaire et d’imagerie, associées à des études moléculaires et physiologiques pour explorer in vivo la génération et les fonctions des sous-types corticaux récemment identifiés dérivés du sous-pallium dans un contexte physiologique ou de TSA. Ces travaux permettront de mieux comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires précoces responsables de la genèse et du maintien de la diversité cellulaire corticale au cours du développement cérébral et révéler ainsi de nouvelles pistes diagnostiques et thérapeutiques pour lutter contre les TSA.

Les cellules microgliales (CMG), phagocytes résidents du cerveau, sont des modulateurs reconnus du développement et de la plasticité cérébrale, ou de la neurodégénérescence en conditions pathologiques. De récentes analyses ont révélé une forte hétérogénéité des populations de CMG au cours du développement cérébral ou en conditions pathologiques. Cette hétérogénéité peut sous-tendre les activités pléiotropes de ces cellules, mais les déterminants cellulaires et moléculaires sous-jacents restent largement inconnus. L'identification de ces déterminants est essentielle pour comprendre la diversité des CMG, et développer des thérapies ciblant des sous-types microgliaux dans des maladies telles que la maladie d'Alzheimer, la sclérose en plaques ou la dépression. L'objectif de ce projet est de caractériser les mécanismes responsables de l'hétérogénéité des CMG, et leur impact sur les fonctions cérébrales. Certains phénotypes pathologiques des CMG, comme la sénescence, pourraient résulter d'une programmation anormale des cellules myéloïdes au cours du développement. Alternativement, les CMG pourraient devenir sénescentes suite à une signalisation anormale provenant des cellules environnantes. Nous étudierons ces hypothèses en analysant l'hétérogénéité des CMG dans de nouveaux modèles de souris par analyses transcriptomiques sur cellules uniques. L’impact fonctionnel de l'hétérogénéité des CMG sera investigué en étudiant la plasticité cérébrale et le comportement animal dans ces modèles, ainsi que dans un modèle murin de stress chronique. Les données obtenues seront corrélées à la biologie humaine en étudiant la différenciation de cellules souches pluripotentes induites en CMG (de type sauvage ou mutantes). Des analyses génomiques permettront d'identifier les programmes de différenciation responsables de phénotypes fonctionnels comme la sénescence, l'activité phagocytaire ou la réponse inflammatoire.

Le trouble dépressif caractérisé unipolaire (TDCU), qui est constitué d’épisodes dépressif caractérisés (EDC) uniques ou répétés, est la première cause d’incapacité dans le monde. Des médicaments antidépresseurs sont disponibles mais leur efficacité pour traiter le TDCU et l’EDC est plutôt faible et leur mécanisme d’action est mal compris. La synaptogenèse, c'est-à-dire la formation de nouvelles synapses entre les neurones, est un mécanisme majeur de la plasticité cérébrale et pourrait expliquer les différences d'efficacité et de délai d'action des antidépresseurs. De récent travaux montrent que la kétamine (KET), un antagoniste non compétitif des récepteurs NMDA, induit une synaptogenèse chez les rongeurs et produit une réponse antidépressive rapide (en quelques heures) dans la dépression résistante chez l’Homme. Quantifier la densité synaptique de façon non invasive dans le cerveau à l’aide de nouvelles méthodes d’imagerie serait l’outil translationnel permettant de mieux comprendre, prédire, suivre et optimiser l'efficacité thérapeutique des antidépresseurs. Ainsi, le [11C]UCB-J est un radiopharmaceutique innovant pour l'imagerie quantitative par tomographie par émission de positons (TEP) de la protéine 2A de la vésicule synaptique (SV2A), une protéine transmembranaire spécifiquement située dans les vésicules présynaptiques sécrétoires des synapses fonctionnellement actives. La TEP avec l’[11C]UCB-J est apparu comme un biomarqueur translationnel de la densité synaptique pour étudier la perte synaptique dans les troubles psychiatriques. De plus, des données préliminaires de notre groupe montrent qu'un phénotype dépressif chez la souris est associé à une diminution volumétrique de l’hippocampe et de la capture cérébrale de l’[11C]UCB-J, deux phénomènes qui pourraient être liés à un déficit de la densité synaptique. Ainsi l’imagerie TEP avec l’[11C]UCB-J pourrait fournir un outil intéressant pour étudier le lien entre la plasticité synaptique et l'amélioration clinique des patients atteints de TDCU. Ce projet propose à travers un programme translationnel d’étudier de manière approfondie par des techniques in vivo et in vitro la synaptogenèse associée à l'efficacité d'un traitement antidépresseur monoaminergique, la venlafaxine (VENLA) seule ou associée à la KET comme « booster » d'efficacité. Le Work Package (WP) 1 préclinique s’intéressera à vérifier si la densité cérébrale SV2A mesurée avec l’[11C]UCB-J TEP est représentative de la densité synaptique dans un modèle murin de dépression et définira une signature protéomique synaptique d'un boost de KET an adjonction de la VENLA, un antidépresseur conventionnel. Le WP 2 clinique a pour objectif de suivre la synaptogenèse de patients hospitalisés avec un EDC, sévère, en mesurant les changements de fixation de l’[11C]UCB-J dans les zones limbiques, avant et 14 jours après le début de VENLA+KET ou VENLA+PLACEBO dans une étude clinique contrôlée randomisée en double-aveugle, monocentrique et en groupes parallèles. Le WP 3 préclinique combinant des approches multimodales in vivo et post-mortem dans un modèle de dépression a pour objectif de démontrer comment la synaptogenèse en modulant la structure et la fonctionnalité dans les zones limbiques, (y compris l'hippocampe,) est impliquée dans la rapidité d'action de l’activité antidépressive de la VENLA seul ou en association avec un boost de KET. Cette étude ouvrira la voie à un programme translationnel visant à caractériser l'impact sur la synaptogenèse d'un boost de KET par rapport à un antidépresseur conventionnel et sa de ces impacts sur l'efficacité des antidépresseurs chez les patients déprimés. L'imagerie TEP offre le chaînon manquant et le levier translationnel pour explorer la synaptogenèse en tant que déterminant de la réponse thérapeutique chez les patients atteints de TDCU. Cela favoriserait de nouvelles recherches collaboratives utilisant des radioligands innovants pour la neuroimagerie en psychiatrie translationnelle

Enterobacter est un pathogène reconnu de sepsis fulminant chez le nouveau-né ainsi que chez les patients immunosupprimés. Nous avons récemment montré qu'une modification structurale du lipide A des endotoxines d'Enterobacter, plus précisément la présence de 2-hydroxymyristate (2-HM), est associée à une sur-mortalité néonatale lors de sepsis à Enterobacter. L'hypothèse de travail de cette proposition de recherche est que 1) 2-HM interfère avec la réponse de l'hôte 2) de manière spécifique en fonction de certaines caractéristiques immunologiques et/ou développementales de l’hôte. Afin de confirmer cette hypothèse deux cohortes ont été constituées et seront étudiées: la première (SENSE-cohorte nationale multicentrique) regroupe les caractéristiques cliniques ainsi que 88 souches d'Enterobacter responsables de bactériémies chez des nouveau-nés. La seconde (SEPSIS-cohorte) a été constituée au Bénin par un consortium regroupant le CNRS, l'IRD et bioMérieux et regroupe le suivit clinique, immunologique, microbiologique de 580 nourrissons dont 180 ayant développé un sepsis néonatal. Notre projet utilisera comme modèle Enterobacter et sera étendu à deux autres pathogènes possédant 2-HM, soit Klebisella pneumoniae et Serratia marcencens. Notre projet s'articulera autour de trois workpackage: WP1. Caractérisation génotypique et phénotypique des souches d’enterobacteries isolees de bactériémies, et caractérisation de la réponse transcriptomique de l’hôte ; WP 2. Rôle des modifications structurales du lipide A sur la réponse de l’hôte ; et WP 3. Validation fonctionnelle des gènes candidats. Ce projet devrait nous apporter des connaissances nouvelles sur le rôle fonctionnel des modifications de structures des endotoxines et leur rôle dans la physiopathologie des sepsis à Bactéries à Gram négatif.

Le carcinome anaplasique de la thyroïde (CAT) est une maladie rare et agressive. Même avec un traitement multimodal, le pronostic reste sombre avec une survie globale de 6 à 12 mois. Suite aux premiers travaux de notre équipe, nous émettons l'hypothèse que l'agressivité clinique du CAT et sa résistance aux traitements sont liées à un microenvironnement tumoral hautement immunosuppresseur constitué de cellules myéloïdes immunosuppressives, au premier rang desquelles on trouve des macrophages associés aux tumeurs (TAM). L'objectif du projet PRIMAThyC est d'étudier le profil des cellules immunitaires circulantes et associées aux tumeurs dans les échantillons sanguins et tumoraux de patients atteints de CAT. Le résultat attendu de ce projet est l’identification de biomarqueurs de la maladie qui peuvent être utilisés pour améliorer la prise en charge, suggérer des hypothèses physiopathologiques et identifier des cibles thérapeutiques potentielles afin de concevoir de nouvelles stratégies thérapeutiques. Pour atteindre cet objectif, le projet est composé de 3 tâches: - Cartographie : décrire le paysage immunitaire circulant et tumoral des CAT par des techniques à haut débit. - Référencement : identifier les biomarqueurs d'importance pronostique et / ou thérapeutique en recherchant des corrélations entre les biomarqueurs candidats, les populations de cellules immunitaires et le statut mutationnel, les caractéristiques pathologiques, la réponse aux traitements et la survie globale - Validation/modélisation : valider la pertinence des biomarqueurs identifiés in vitro et in vivo et par immunohistochimie sur des échantillons tumoraux conservés en biobanque. Le projet PRIMAThyC génèrera une cartographie immunologique et tumorale intégrative du CAT et permettra d'identifier des biomarqueurs d'intérêt prédictif et/ou pronostique ainsi que de nouvelles cibles thérapeutiques pour cette maladie mortelle très rare.

L'édition du génome (GE) avec les systèmes CRISPR/cas permet d’obtenir des modifications génomiques ciblées et elle est devenue une alternative à la thérapie génique conventionnelle par addition de gènes, avec plusieurs essais cliniques en cours. Cependant, des défis restent à relever pour augmenter l’efficacité et la sureté de GE. De nouvelles approches, telles que le « prime editing » (PE), ouvrent des voies prometteuses, avec une GE sans cassure double brin d’ADN et les risques associés de mutations off-targets, de grandes délétions et de remaniements chromosomiques. Mais, une limitation majeure du PE est une efficacité très variable d'une cible à l'autre et entre les types cellulaires. Nos objectifs sont de développer (i) de nouveaux outils de PE, plus efficaces et plus sûrs. Il s’agit d'augmenter l'activité intrinsèque et de surmonter les limitations spécifiques de types cellulaires. Nous évaluerons ces nouveaux outils en cellules et in vivo, chez le poisson zèbre, qui permet un criblage facile et à haut débit. (ii) des stratégies universelles de thérapie génique pour la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) et les ?-hémoglobinopathies exploitant ces nouveaux outils. La DMD est causée par des mutations du gène de la dystrophine. Il n'existe toujours pas de traitement efficace et une stratégie prometteuse consiste à augmenter l’expression de l'Utrophine dans le muscle squelettique. Nous utiliserons le PE pour y parvenir en perturbant les sites de liaison des répresseurs. La ?-thalassémie et la drépanocytose sont des maladies génétiques causées par des mutations dans le locus de la b-globine. Une stratégie thérapeutique consiste à introduire des mutations des promoteurs HBG1/2 pour induire l’expression de l’hémoglobine foetale dans les cellules.

La prévalence mondiale du diabète gestationnel (DG) augmente régulièrement (10.8% des grossesses en France), principalement en raison de la proportion croissante de femmes pré-gravides en surpoids, la sédentarité et un âge avancé des grossesses, alimentant ainsi l’épidémie de diabète de type 2 (DT2). Le bénéfice de l’allaitement maternel des nourrissons DG dans la prévention du DT2 est un sujet d’actualité, largement débattu. Etalon-or pour la santé des nourrissons, il existe néanmoins peu de données décrivant la composition du lait DG en termes de composés bioactifs et leurs effets potentiels sur la régulation de l’homéostasie énergétique du petit soumis à une hyperglycémie in utero. Dans une étude pilote menée sur un échantillonnage de mères DG, des analyses métabolomiques/lipidomiques du lait maternel (LM) ont permis de mettre en évidence une signature spécifique du LM associée au DG. Le projet GDM-MILK prévoit de (i) poursuivre l’identification et la validation de composés bioactifs du LM associés à la glycémie maternelle sur des cohortes humaines existantes et intégrer ces données en regard des données cliniques ; (ii) valider les composés bioactifs du LM dans un modèle rongeur préclinique de DG et explorer les mécanismes adaptatifs d’organes clés maternels (pancréas-placenta-glande mammaire), ayant un effet sur la composition du lait DG et (iii) déterminer in vivo via des adoptions croisées, l’impact fonctionnel d’un cocktail de composés bioactifs préalablement sélectionnés in vitro, sur la sensibilité et la sécrétion à l’insuline chez la descendance mâle et femelle dans un modèle préclinique de DG. Le projet GDM-MILK fournira une avancée majeure dans la reconnaissance de la période de lactation comme une fenêtre d’intervention critique et durable qui pourrait contribuer à freiner la pandémie de DT2 et apportera les bases scientifiques pour des recommandations nutritionnelles pertinentes fournies aux mères DG et leurs enfants.

Les défauts moléculaires lors de la mégacaryo(MK)poïèse, processus de la production plaquettaire, peuvent entraîner une thrombocytopénie (héréditaire -TH ou acquise). Parmi les TH, les macrothrombocytopénies héréditaires (macroTH) sont souvent caractérisées par des mutations de gènes impliqués dans la réorganisation du cytosquelette. Nous nous intéresserons ici aux macroTH impliquant l’axe GPIb/GPIX/GPV-vWF: le Syndrome Bernard Soulier avec des mutations dans GP1BB, GP1BA et GP9 et une diminution/absence du complexe GPIb/GPIX/GPV à la surface d'une part, et la maladie de von Willebrand de type 2B et la maladie de von Willebrand de type plaquettaire avec mutations de gain-de-fonction dans respectivement VWF et GP1BA, d'autre part. L’objectif principal est de comprendre le rôle de l’axe GPIB complexe-vWF en tant qu’intégrateur central de la signalisation au cours de le MKpoïèse afin de comprendre comment différents types de mutations dans les mêmes gènes conduisent à un phénotype proche et d’améliorer la stratification des patients en ciblant les voies de signalisation dérégulées.

La maladie de Willebrand (MW) est un maladie hémorragique constitutionnelle rare résultant d'un déficit quantitatif ou qualitatif du facteur Willebrand (VWF), une glycoprotéine plasmatique essentielle pour l’hémostase. La classification actuelle de la MW, bien qu’utile pour comprendre la physiopathologie de l'altération du VWF, n'est pas toujours un bon indicateur de sa sévérité et du poids de la maladie. Malgré les thérapeutiques existantes, la prise en charge de la MW doit être améliorée et l'identification de nouvelles cibles diagnostiques et thérapeutiques est nécessaire. Le projet TWIST propose de s'appuyer sur les deux bases de données françaises existantes de la MW, (la base de données du centre de référence français pour la maladie de Willebrand et le registre FranceCoag) et d'apparier ces données aux informations exhaustives du système national de données de l'assurance maladie. Cela permettra de déterminer l'incidence des saignements et le poids de la MW en termes de santé publique à partir d'un suivi exhaustif sur une longue période de 14 ans. L'objectif de TWIST est d'expliquer les parcours de soins et la gravité ainsi modélisés en utilisant une approche unique, sans a priori, comprenant le typage et sous-typage de la MW, le séquençage du VWF, des données génétiques à l’échelle du génome, et une caractérisation approfondie protéique avec de nouveaux outils. Cette approche sans a priori jamais réalisée jusqu’ici visant à expliquer le fardeau et la gravité de la MW, y compris l'utilisation de données génomiques et la caractérisation systématique du VWF avec de nouveaux outils, est très innovante. Nous nous concentrerons particulièrement sur les femmes, qui constituent la population la plus touchée. Cette combinaison de recherche clinique et translationnelle permettra de faire la lumière sur un trouble de l'hémostase souvent négligé qui, même s'il n'est plus mortel à notre époque, a toujours un impact significatif sur la vie des patients.

La maladie alcoolique du foie (MAF) est la première cause de cirrhose dans le monde et reste en attente de thérapeutiques ciblées. Les patients consommant de l’alcool ont une susceptibilité individuelle face au développement et à la sévérité de la MAF qui dépend en partie du microbiote intestinal (MI). Ainsi, le MI de patients ayant une MAF sévère aggrave les lésions hépatiques dans un modèle murin d’alcoolisation. Dans ce modèle, nous avons montré que la pectine, une fibre alimentaire, modifie le MI et ses métabolites (acides biliaires et indoles), diminuant la sévérité de la MAF et restaurant la barrière intestinale altérée par la consommation d’alcool et la dysbiose. La pectine augmente la production des indoles, agonistes du récepteur AhR, diminuant les lésions du foie et de la barrière intestinale. Chez des souris déficientes en récepteur AhR, l’effet de la pectine est altéré mais pas complètement aboli, suggérant que la pectine agit également via d’autres métabolites bactériens. De fait, nous avons montré que les acides biliaires modifiés par la pectine participent également à l’amélioration des lésions hépatiques. Les données actuelles suggèrent que l’amélioration des lésions hépatiques dans la MAF est étroitement liée à l’amélioration de la barrière intestinale. Celle-ci dépend en partie des interactions entre les cellules immunes intestinales, le MI et ses métabolites par des mécanismes encore à explorer. Notre projet propose un traitement innovant de la MAF fondé sur la prise de pectine. Il s’agit d’une part d’établir la preuve de concept qu’un traitement par la pectine chez des patients ayant une MAF engendre des modifications métaboliques similaires à celles observées dans le modèle murin. Cette validation est particulièrement importante dans le cas des acides biliaires, qui diffèrent entre la souris et l’homme. L’effet de la pectine sera validé en mesurant différents paramètres et en évaluant les modifications du MI, l’amélioration de la barrière intestinale et des paramètres hépatiques. De plus, notre partenariat avec des immunologistes experts dans l’analyse approfondie et non supervisée des cellules immunitaires nous permettra d’identifier les sous-populations modifiées par la pectine et de définir la nature de ces modifications. La consommation de fibres, dont la pectine, présente l’avantage de son innocuité mais peut engendrer un inconfort digestif freinant le suivi du traitement. Il est donc essentiel de mieux comprendre les mécanismes d’action de la pectine pour proposer de nouvelles pistes thérapeutiques ou complémentaires. Dans nos modèles murins d’alcoolisation, nous utiliserons des régimes enrichis i) en pectine pour cibler la voie des acides biliaires et des indoles ou ii) en tryptophane pour cibler sélectivement la voie des indoles. La comparaison de ces régimes chez des souris déficientes en AhR dans différents types cellulaires (cellules immunes, cellules épithéliales digestives et hépatocytes) nous permettra de clarifier l’impact de ces métabolites sur ces populations cellulaires en lien avec leurs effets bénéfiques. Nous étudierons les modifications du métabolisme des acides biliaires et de la signalisation AhR via les indoles, leur impact sur l’amélioration de la barrière intestinale et des lésions hépatiques. L’analyse approfondie non supervisée des populations immunitaires systémiques, intestinales et hépatiques, combinée à l’analyse in situ de ces cellules permettront d’identifier l les mécanismes moléculaires responsables des effets bénéfiques de la pectine dans la MAF, ouvrant la voie vers l’élaboration de nouvelles thérapies ciblées.

L'arrêt méiotique homogène est une pathologie rare qui empêche la formation des spermatozoïdes ou cause un arrêt ovarien prématuré, à l’origine d’une infertilité pour laquelle il n’existe aucun traitement aujourd’hui. Des résultats récents confirment une hétérogénéité génétique, mais il n’existe aujourd’hui aucune uniformisation de la description du phénotype testiculaire, ni de validation fonctionnelle des variants génétiques identifiés chez la femme et l’homme. L’objectif du projet MEIOBLOC, suite à l’établissement d’une filière nationale, est de permettre de mieux définir les arrêts de la spermatogenèse et de confirmer l’impact fonctionnel des variants identifiés par le développement de modèles murins et cellulaires. Enfin, plusieurs approches de thérapie génique visant à rétablir la spermatogenèse dans des modèles murins d’arrêt méiotique seront envisagées afin d’évaluer la faisabilité et la sécurité de cette approche en vue d’une éventuelle application clinique.

Notre projet basé sur une stratégie originale vise à proposer de nouveaux médicaments antipaludiques ciblant le génome mitochondrial de Plasmodium falciparum à travers la stabilisation des structures G-quadruplex (G4). Les séquences d'ADN et d'ARN riches en guanine peuvent se replier en structures secondaires non canoniques à quatre brins appelées G-quadruplex. Le génome de P. falciparum est caractérisé par sa séquence extrêmement riche en AT (> 80 %). Ainsi seules quelques régions du génome du parasite ont le potentiel de former des structures G4. Néanmoins, leur présence chez Plasmodium a été confirmée par l'utilisation d'un anticorps spécifique dirigé contre les G4. Il est à noter que l'analyse de l'ADN nucléaire et mitochondrial montre une densité de motifs G4 plus élevée dans les mitochondries que dans l’ADN nucléaire. Nos données préliminaires, résultant d'une collaboration active entre les partenaires 1 et 2, ont montré une activité très efficace et sélective de certains ligands G-quadruplex à base d'acridine contre P. falciparum. Nous avons testé 8 ligands G4 différents et avons démontré que RHPS4, un ligand G4 puissant et sélectif, présente une activité antipaludique importante sur les parasites multi-résistants (IC50 = 75 nM). En outre, nous avons montré que RHPS4 présente une forte sélectivité pour Plasmodium par rapport à différentes lignées cellulaires humaines avec des indices de sélectivité (IC50 cellule humaine/IC50 Plasmodium) allant de 100 à plus de 300. De façon remarquable, grâce à une approche qPCR, nous avons également démontré que RHPS4 provoque une diminution drastique du nombre de copies de l'ADN mitochondrial de P. falciparum par rapport à la quantité globale de son ADN génomique. À partir de ces données, l'objectif de ce projet est la recherche et le développement de dérivés du RHPS4 comme médicaments antipaludiques agissant par la stabilisation des structures G-quadruplex présentes dans le génome mitochondrial de P. falciparum.

Nous avons découvert une nouvelle technologie qui utilise les microtubules comme des nanoplateformes pour détecter des interactions biomoléculaires dans les cellules. Cette technologie est particulièrement efficace pour quantifier les interactionsARN:protéine pour lesquelles les autres méthodes existantes offrent peu d’alternatives. Ici, nous proposons de développer cette technologie pour cribler des petites molécules qui cibleront de manière spécifique des interactions ARN:protéine impliquée dans le cancer. Pour la validation, nous utiliseront une approche intégrative alliant bioinformatique, biologie structurale et cellulaire. Nous avons déjà obtenu la structure RMN des complexes ciblés et identifié des molécule ciblant des interactions ARNm:protéine dans les cellules. A terme, nos résultats pourrait valider notre approche innovante et révéler les interactions ARN:protéine comme des cibles putatives dans les maladies humaines

Les thromboses veineuses profondes sont des affections graves, mettant parfois en jeu le pronostic vital, avec une incidence annuelle de 120 sur 100 000 personnes en France. Les facteurs de risque cliniques et biologiques des thromboses veineuses ne peuvent être déterminés pour environ 50% des patients, ce qui rend difficile l'évaluation du risque de récidive et l'adaptation du traitement anticoagulant. Le projet KAYO vise à développer une nouvelle approche diagnostique basée sur la réponse rhéologique du caillot sanguin. L'hypothèse sous-jacente est que l'hypercoagulabilité affecte la polymérisation de la fibrine, donc l'organisation finale de la fibrine dans le caillot et donc ses propriétés mécaniques. Cette hypothèse est validée par une publication récente sur les thromboses veineuses profondes récurrentes, et par nos résultats préliminaires qui montrent une augmentation de la rigidité du caillot avec la concentration en facteur VIII du caillot. L’approche choisie est basée sur une mesure de microrhéologie : à l’aide d’un dispositif similaire à une pince optique, les mouvements browniens de billes micrométriques incorporées dans le caillot sont enregistrés et quantifiés pour en extraire les propriétés rhéologiques du caillot. Dans la première partie du projet, cette mesure de microrhéologie sera complétée par des approches telles que des images confocales de la microstructure ainsi qu’une caractérisation mécanique plus classique, afin de mieux comprendre l'origine microstructurale de la réponse rhéologique. La première étape du projet sera la détermination d'un protocole de microrhéologie reproductible et optimisé. Ensuite, nous utiliserons notre méthode innovante d'abord sur du plasma présentant un excès ou un déficit en facteurs de coagulation ou en inhibiteurs de la coagulation, avant de passer à des patients présentant des thrombophilies connues et enfin inconnues.

Le projet SerozeroSEP vise à étudier l'intérêt du récepteur 5-HT7 de la sérotonine comme nouvelle cible thérapeutique pour le traitement de la sclérose en plaques (SEP), une maladie liée à un dysfonctionnement du système immunitaire qui entraine des lésions cérébrales (démyélinisation, dommages axonaux, neuroinflammation). Si des traitements existent pour ralentir la progression de la maladie, il n'existe pas de traitement curatif. Le récepteur 5-HT7, déjà impliqué dans d'autres maladies inflammatoires chroniques, est présent sur les cellules immunitaires et cérébrales. Nous avons identifié un agoniste biaisé du 5-HT7 au profil pharmacologique inédit qui est capable de réduire les signes cliniques et pathologiques dans un modèle animal de la SEP. Dans ce projet nous souhaitons comprendre son intérêt thérapeutique au niveau central et périphérique par une approche multidisciplinaire qui s'appuie sur des compétences complémentaires des différents partenaires. Le consortium réunit des chimistes, neuropharmacologues, neurobiologistes ayant une forte expertise dans l’étude de la SEP et des neuroscientifiques spécialisés dans la neuro-imagerie.

Le but principal de ce projet est de mettre les dernières avancées en apprentissage machine au service de la préservation des fonctions cognitives lors des résections chirurgicales de tumeurs cérébrales. L’identification des réseaux neuronaux impliqués dans les différentes fonctions cognitives fait appel à la méthode de cartographie peropératoire par stimulations électriques directes (SED) chez un patient éveillé. Contrairement à l’intuition, il n’est actuellement pas possible de prédire la topographie de ces réseaux à partir des imageries de connectivité fonctionnelle et structurelle préopératoire, la sensibilité et spécificité étant trop faibles. Ces modalités d’imagerie ne peuvent donc pas aider le chirurgien dans la préparation de son intervention. Dans ce projet, nous proposons de déterminer des parcellisations fonctionnelles individuelles des patients à partir de leurs données d’imagerie fonctionnelle et structurelle, à l’aide de nouvelles méthodes d’apprentissage profond. La pertinence de ces parcellisations seront prouvées par la corrélation avec la cartographie peropératoire par SED. Ainsi le chirurgien pourra-t’-il identifier à l’avance les aires fonctionnelles à respecter pour préserver les fonctions cognitives. De plus, le suivi longitudinal de ces parcellisations individuelles permettra de comprendre comment le cerveau se réorganise après la résection, grâce aux processus de plasticité cérébrale. Au total, ce projet apportera une aide essentielle pour la préservation des fonctions cognitives lors des chirurgies intracérébrales.

Pour les patients présentant une insuffisance respiratoire terminale, la transplantation pulmonaire est l’ultime option thérapeutique. La perfusion pulmonaire ex vivo (PPEV) a permis, en optimisant les greffons marginaux, d’augmenter le nombre de poumons disponible. Cependant le taux de conversion de la PPEV à la transplantation pourrait être amélioré en modifiant certains paramètres. En effet, la PPEV statique avec une ventilation à pression positive conduit à 1) un œdème pulmonaire de déclivité, 2) une ventilation hétérogène et 3) une augmentation des voies de l’inflammation et du stress cellulaire pouvant conduire à l'échec de la procédure. Plusieurs hypothèses ont été testées pour atténuer les effets secondaires induits par la PPEV, mais la ventilation en pression négative (VPN) et la mobilisation du greffon sont les points clés sur lesquels nous nous concentrerons dans le projet REVOLUTION. Nous proposons de développer un nouveau dispositif médical combinant VPN et mobilisation dynamique du greffon lors de la PPEV et d’en évaluer ses bénéfices. Le prototype sera testé sur un modèle porcin pour en évaluer les paramètres physiologiques (ventilatoire et hémodynamique), les biomarqueurs de l’inflammation (cytokines, des lactates et du LDH), le stress oxydatif et les modifications transcriptomiques (RNA-seq global). Le meilleur protocole d’un point de vue physiologique et inflammatoire sera testé sur un modèle préclinique de poumons humains rejetés pour la transplantation. La réponse cellulaire sera analysée par l’approche transcriptomique sur cellule unique de sorte d’identifier les voies de signalisation et les fonctions modifiées par la PPEV statique en comparaison de la PPEV en VPN avec mobilisation du greffon, au niveau des différentes sous-populations pulmonaires. L’expertise du consortium regroupant des ingénieurs biomédicaux, des chirurgiens thoraciques, des immunologistes, des bio-informaticiens et des statisticiens permettra au projet REVOLUTION de se dérouler dans des conditions optimales. Le nouveau dispositif médical du projet REVOLUTION est prometteur d’impact important à la fois sur le plan médical par l’augmentation du nombre et de la qualité des greffons transplantés, sur le plan économie de la santé par la réduction des échecs couteux des procédures ex-vivo et la création d’une spin-off, et sur le plan scientifique par une meilleure compréhension des processus biologiques du maintien ex-vivo. Le dispositif de REVOLUTION pourrait devenir la nouvelle référence de la PPEV pour optimiser les poumons marginaux et améliorer les résultats de la transplantation.

La découverte de l'influence des mécanismes chromatiniens sur l'organisation fonctionnelle du génome a révolutionné l'étude de la biologie du développement et de l'évolution des eucaryotes. Ces régulations impliquent une fine balance entre compaction et accessibilité des gènes, d'éléments transposables, de domaines structurant le génome, et leur organisation 3D. Ces mécanismes reposent particulièrement sur l'histone H1 présentant des propriétés intrinsèques de compaction de la chromatine via son domaine "globulaire H1" conservé (GH1), et le complexe répressif Polycomb 2 (PRC2) qui possède une activité enzymatique modifiant des histones (dépôt de H3K27me3). La fonction centrale de H1 dans l'instruction de la différenciation cellulaire et de la topologie du génome par PRC2 a très récemment été établie in vivo chez les mammifères, mais aucun mécanisme moléculaire expliquant comment cette histone dirige des processus séquence-spécifiques n'a été identifié. Plus généralement, il reste à déterminer dans quelle mesure, et comment, des mécanismes chromatiniens opérant à différentes échelles génomiques permettent une régulation concertée de l'épigénome et de son architecture, leur impact phénotypique, et leur potentiel adaptatif. Les études que nous menons chez Arabidopsis thaliana ont permis d'identifier les séquences télomériques comme un système idéal pour aborder ces questions émergentes. Ces courts motifs sont présents dans trois contextes génomiques principaux : 1) les télomères qui protègent les extrémités des chromosomes, 2) de grandes régions télomériques 'interstitielles' (ITR) , et 3) des motifs individuels recrutant PRC2 pour une régulation ciblée de gènes. Nous avons dévoilé que l'histone H1 réprime sélectivement l'activité de PRC2 au niveau des télomères (~20 kb) et des ITR (~500 kb) d'A. thaliana, vraisemblablement par compétition avec deux autres familles de protéines GH1, High Mobility Group A (HMGA) et Telomere Repeat Binding (TRB). Nos analyses complémentaires indiquent que diverses interactions entre ces protéines GH1 permettent aux plantes de faire face aux conséquences délétères de l'attrait des motifs télomériques pour PRC2. L'enrichissement de H1 sur les ITRs évite ainsi la formation d'énormes agrégats de H3K27me3 en cis tout en minimisant les interactions distales ITR-télomère et télomère-télomère. Le projet est composé de trois objectifs complémentaires reposant sur des méthodes expérimentales et des outils génétiques déjà établis ou des approches pionnières : 1) déterminer les relations physiques et fonctionnelles entre ces trois familles de protéines GH1 et comment leur intégration coopérative/compétitive au sein de la chromatine impacte l'épigénome; 2) évaluer comment H1 contribue à la capacité des plantes à tolérer des ITRs abondants, et quel rôle ces domaines jouent dans l'organisation fonctionnelle et 3D de l'épigénome. Cette question aborde des perspectives évolutives qui seront explorées par ingénierie du génome et par l'exploitation de la forte variation naturelle en ITRs dans les écotypes d'A. thaliana. Enfin, 3) nous déterminerons la signification biologique des interactions entre protéines GH1 dans la régulation de la transcription par PRC2 et dans le développement des plantes, en considérant une régulation au niveau des gènes mais aussi le rôle potentiel de longs ARN non-codants TERRA codés par les ITRs dans le recrutement de PRC2 en trans. Déchiffrer comment les mécanismes chromatiniens permettent aux plantes de restreindre l'activité de PRC2 au niveau des répétitions télomériques tout en la préservant au niveau des gènes devrait aider à comprendre comment des éléments génétiques similaires sont utilisés de manière différentielle pour établir des états transcriptionnels et topologiques distincts. Ce projet vise aussi à atteindre une vision intégrée de l'homéostasie de l'épigénome, des gènes aux télomères et des génomes aux populations, une perspective très attendue par la communauté scientifique

Le Fer (Fe) est un micronutriment essentiel pour la croissance des plantes, leur productiviteì et la qualiteì de leurs produits deìriveìs. Cependant, le Fe est geìneìralement peu disponible pour les plantes car il est principalement preìsent dans le sol sous forme d’(hydr)oxides insolubles. Nous avons contribueì aÌ l’identification d’ un nouveau meìcanisme qui repose sur la seìcreìtion dans le sol de coumarines (meìtabolites speìcialiseìs) qui participe aÌ la capaciteì d'absorption du Fe par les plantes. En effet, nous avons reìcemment mis en eìvidence qu’apreÌs avoir eìteì secreìteìes par les plantes, les coumarines sont (reì)absorbeìes sous forme de complexes avec le fer, selon un meìcanisme non encore deìcrit et impliquant plusieurs types cellulaires et l’activiteì de plusieurs proteìines associeìes aÌ leur transport. La caracteìrisation de la dynamique et des meìcanismes de l’absorption et du stockage de ces coumarines constitue donc un deìfi qui reste aÌ relever.

L’augmentation démographique prévue pour les 50 prochaines années va induire un accroissement de la demande en céréales pour l’alimentation et les besoins industriels. De plus, il va y avoir une diminution des surfaces cultivables, et l’agriculture devra faire face à de nouvelles contraintes écologiques, en utilisant moins d’engrais, d’herbicides, de pesticides et d’eau et à de nouveaux défis environnementaux (stress hydriques et thermiques) dus au changement climatique. Pour satisfaire la demande croissante d’ici 2050, la production de céréales devra donc être significativement accrue, tout en prenant en compte un contexte d’agriculture durable. Une façon de relever ce défi est de mieux exploiter les ressources génétiques disponibles qui restent sous-utilisées alors qu’elles sont extrêmement étendues chez les céréales à paille comme le blé. Depuis les années 1960, des gènes de résistance ont été régulièrement introduits au sein du génome de blé (Triticum aestivum; 2n = 6x = 42; génome AABBDD) en utilisant diverses espèces sauvages. Un des exemples les plus emblématiques est l’introgression d’un locus de résistance à la rouille (Lr37/Yr17/Sr38) sur le chromosome 2A (translocation 2A/2N) et d’un gène de résistance au piétin-verse (Pch1) sur le chromosome 7D (translocation 7D/7Dv) à partir de l’espèce sauvage Aegilops ventricosa (DvDvNN). L’introgression de ces fragments étrangers a lieu par le biais de crossovers (CO, échanges réciproques de fragments d’ADN entre chromosomes) entre chromosomes apparentés (appelés homéologues) de l’espèce sauvage et du blé. Cependant, les CO entre homéologues sont extrêmement rares et les CO à l’intérieur des introgressions sont bloqués ce qui empêche la réduction de leur taille. Les raisons de ce blocage restent inconnues ce qui explique en grande partie pourquoi les sélectionneurs sont réticents à utiliser les espèces sauvages dans leurs schémas de sélection. L’introgression de caractères bénéfiques entraine souvent l’apport simultané de caractères délétères (perte de rendement, verse…) à cause du phénomène de linkage drag. DeFI-Wheat propose de résoudre cette énigme pour apporter aux sélectionneurs des solutions pour une meilleure utilisation des introgressions chez le blé. Le projet va focaliser sur deux introgressions dérivées d’Ae. ventricosa (introgressions 2A/2N et 7D/7Dv) et présentes chez la variété Renan. DeFI-Wheat s’appuie sur trois hypothèses pouvant expliquer pourquoi la recombinaison est bloquée dans les introgressions : (1) il y a une absence de synapse entre les introgressions et les régions homéologues du blé ; (2) il y a dans les introgressions une réduction du nombre de cassures double brin (CDB) à l’origine des CO ; (3) il y a une modification du paysage épigénétique entre l’introgression et la situation initiale qui induit des contraintes fortes empêchant les CO. Pour valider une ou plusieurs de ces hypothèses, le projet sera structuré en trois parties (WP) interconnectées. WP1 va évaluer la capacité des deux introgressions de Renan à s’apparier avec les régions homéologues chez Chinese Spring. Cela sera basé sur une approche cytogénétique utilisant des anticorps appropriés (anti-ASY1 et ZYP1) ainsi que des sondes uniques spécifiques de chaque introgression. WP2 visera à définir le profil des CDB dans les deux introgressions comparativement à celui chez le donneur en utilisant une approche de séquençage des oligonucléotides associés à DMC1. Enfin, WP3 aura comme objectif de déterminer le profil épigénétique au sein des deux introgressions, toujours comparativement au donneur initial, en travaillant directement sur des méiocytes en prophase I (leptotène – diacynèse) et en appliquant des stratégies adaptées (ATAC-Seq, ChIP-Seq). DeFI-Wheat va produire des connaissances fondamentales pour un meilleur contrôle et une meilleure utilisation de la recombinaison entre chromosomes homéologues pour exploiter plus largement la richesse des ressources génétiques apparentées au

MALCOM-X déterminera des composés allélopathiques de la mousse Physcomitrium patens. Ces composés régulent les interactions plante-plante mais aussi contrôlent le développement de la mousse. En particulier, deux types de composés vont être ciblés, sur la base de leur participation en tant que molécules signal dans la voie des strigolactones (SL) ou la voie du ligand de KAI2 (KL). Des données antérieures indiquent que plusieurs gènes PpKAI2Like codent les récepteurs potentiels de ces composés. Les mutants de ces gènes, ainsi qu’un mutant de synthèse des SL, serviront à cette étude. Des analyses métaboliques par UPLC des exsudats de P.patens, sauvage et mutants, seront utilisées pour identifier ces composés. Le rôle spécifique de ces composés sera précisé par des essais biologiques, sur P. patens et sur des plantes parasites (pour la voie SL), qui montrent aussi un grand nombre de récepteurs. Associés à la synthèse organique de standards, ces essais faciliteront la caractérisation des molécules allélopathiques. Ce projet doit conduire à l’identification de nouveaux composés allélopathiques d'intérêt.

Le phytoplancton marin représente plus de 45% de la production primaire nette totale et joue un rôle essentiel dans l'apport de matière organique aux réseaux trophiques marins. Un déclin mondial de la biomasse de phytoplancton a été signalé au cours du siècle dernier (1% de concentration de chlorophylle a par an), entraînant une diminution de la production primaire nette dans de nombreuses régions océaniques La réduction de la productivité du phytoplancton due à la température est susceptible d'avoir des effets en cascade sur les niveaux trophiques plus élevés et le fonctionnement de l'écosystème. Cependant, il est extrêmement difficile de prédire la capacité des organismes à s'acclimater ou à s'adapter à la hausse des températures et aux variations de la disponibilité des nutriments. Dans le projet PelagoAdapt, nous proposons d'utiliser Pelagomonas calceolata, qui est un pico-phytoplancton cosmopolite et abondant, comme organisme modèle pour étudier les mécanismes moléculaires d'acclimatation et d'adaptation du phytoplancton océanique au changement climatique. À la lumière du succès écologique de P. calceolata dans les environnements océaniques, nous posons l'hypothèse que cet organisme: 1) a développé des mécanismes moléculaires spécifiques pour moduler rapidement l'expression des gènes en réponse aux variations physico-chimiques 2) est une espèce à évolution rapide avec de nombreux variant dans des gènes clés facilitant l'adaptation 3) et proliférera donc dans le futur au détriment d'organismes phytoplanctoniques plus affectés par le réchauffement climatique. Les objectifs principaux du projet PelagoAdapt sont d'identifier les gènes impliqués dans les réponses d'un pico-eucaryote photosynthétique hauturier aux changements environnementaux et de caractériser la régulation de ces gènes sur des échelles de temps écologiques à évolutives à partir des échantillons environnementaux des expéditions Tara ainsi que des expériences de culture en laboratoire.

Les bactéries pathogènes doivent constamment s'adapter à des changements environnementaux lors de l'infection. Nos résultats montrent que la bactérie entomopathogène Bacillus thuringiensis a développé une alternative à la sporulation pour survivre dans le cadavre de l'hôte. Cette étude, centrée sur les bactéries du groupe Bacillus cereus, pathogènes pour l'humain et les animaux. vise à caractériser cet état occulté par la sporulation, considérée pendant longtemps comme seule stratégie de survie chez les Firmicutes sporulants. Notre objectif est de caractériser les réseaux de régulation qui sous-tendent cet état physiologique à l'aide de méthodes complémentaires globales et ciblées, au niveau de la population et de la cellule, en utilisant la biologie moléculaire, la cytométrie de flux, un modèle animal et des analyses bioinformatiques. Ce projet permettra la compréhension d'un nouveau mécanisme conduisant à une hétérogénéité phénotypique permettant aux bactéries de persister dans leur niche et de potentiellement s’adapter plus rapidement aux changements environnementaux. Ces recherches pourraient ouvrir de nouvelles perspectives pour le contrôle des bactéries pathogènes sporulantes.

Parallèlement à l'évolution des animaux et des plantes, les bactéries ont acquis la capacité d'interagir intimement avec les cellules eucaryotes. Ces associations forment un continuum dynamique allant de la pathogénicité au mutualisme, le long duquel les bactéries peuvent rapidement évoluer et changer leur mode de vie. Cependant, les mécanismes moléculaires par lesquels les bactéries s'adaptent à de nouveaux hôtes et à de nouveaux types d'interaction sont mal connus. Dans ce projet, nous proposons d'analyser conjointement une combinaison unique de deux expériences d'évolution, dans lesquelles la même bactérie du sol phytopathogène, Ralstonia solanacearum, a été adaptée à différents hôtes d'une part et à un mode de vie différent, l'endosymbiose avec une légumineuse, d'autre part. Les bases moléculaires qui sous-tendent (1) la propension de ce pathogène à avoir une gamme d'hôtes très large et à émerger de manière récurrente sur de nouveaux hôtes et (2) l'émergence de symbiotes fixateurs d'azote des légumineuses, des bactéries très diverses sur le plan phylogénétique, seront élucidées. Le mode (génétique et épigénétique, avec plus spécifiquement l’implication des modifications du méthylome) et les cibles moléculaires (fonctions biologiques) de ces processus adaptatifs seront analysés. Les points communs mais aussi les spécificités conduisant à ces différents modes de vie seront mis en évidence. Enfin, les fonctions pré-requises nécessaires à la colonisation d'hôtes spécifiques ou prédisposant à la symbiose avec les légumineuses seront identifiées. Ainsi, le projet mettra en lumière les mécanismes adaptatifs impliqués dans les transitions évolutives chez les bactéries, des phénomènes d'importance critique dans un contexte de changement global où les biomes terrestres, sous l’effet des activités humaines, se transforment à un rythme sans précédent.

Les gènes de résistance aux maladies de type NLR forment l’une des plus grandes et diversifiées familles multigéniques chez les plantes. Malgré son importance pour une agriculture durable, la diversité intra-spécifique des NLR reste très mal connue. Les « receptor-like proteins » (RLP) et les « receptor-like kinases » (RLKs) constituent une autre classe importante de récepteurs immunitaires. En utilisant des approches de pointe (RenSeq et RLP/KSeq combinées avec un séquençage à lecture longue sur un panel de diversité) EGERI vise à: i) définir le pan-NLRome et le pan-RLP/Kome d’une légumineuse d’intérêt agronomique, le haricot commun (Phaseolus vulgaris L.) et à ii) étudier le processus de coévolution au niveau moléculaire chez des haricots sauvages. De plus, en combinant les approches RenSeq-RLP/KSeq et de génétique d'association, EGERI vise à: iii) identifier des gènes candidats (NLR ou RLP/K) du haricot conférant une résistance à l'anthracnose et à la rouille asiatique du soja, l'une des maladies les plus dommageables du soja, pour son transfert chez le soja.

Les graines sont essentielles pour l'alimentation humaine, la dispersion des plantes et la conservation des espèces. Métaboliquement inerte, la graine sèche subit une reprogrammation importante de l'expression génique et de l'organisation chromatinienne au cours de la germination. Les nucléosomes constituent le premier degré d'organisation de la chromatine, cependant, leur composition ainsi que leurs modifications dans l'embryon végétal ne sont que très peu caractérisées. Des publications récentes ainsi que nos données non publiées montrent que dans la graine, la chromatine est enrichie en variants spécifiques du type H3 et H2B et contient des niveaux faibles de la forme ubiquitinée de l'histone H2B. Cette organisation spécifique de la chromatine de la graine est rapidement et profondément remodelée lors de son imbibition. Nos données préliminaires démontrent également que plusieurs caractéristiques de la graine, comme sa dormance, sa longévité et sa germination en conditions de stress sont altérées chez les mutants déficients pour le dépôt du variant d’histone H3.3 ou chez les mutants impliqués dans l’ubiquitination d’H2B. Grâce à des approches génétiques, épigénomiques et microscopique, notre programme de recherche permettra d’élucider les mécanismes moléculaires expliquant ces phénotypes et de mieux comprendre comment cette organisation chromatinienne particulière est reprogrammée au cours de la germination de la graine. Ces approches seront complémentées par des cribles, avec et sans a priori, avec pour objectif d'identifier de nouveaux acteurs chromatiniens déterminants pour la vigueur des graines.

Au cours de l'embryogenèse somatique (ES), des cellules différenciées se divisent et forment des structures embryonnaires, sans fécondation. Des fonctions impliquées ont été identifiées dans des cultures de tissus végétaux, mais elles sont mal caractérisées au niveau moléculaire, et la chaîne causale qui contrôle ce processus n'est pas connue. Notre stratégie est de combiner des paramètres histologiques avec des profils issus de cellules uniques (expression génique, accessibilité des domaines chromatiniens) et des transcriptomes localisés dans l'escape afin de comprendre comment les lignages cellulaires évoluent dans les tissus embryogènes. En intégrant des jeux de données consécutifs, nous définirons mieux les identités cellulaires et lierons des marqueurs moléculaires avec états cellulaires et changements de destin. Enfin, sur la base de notre analyse intégrative, nous étudierons plus particulièrement des régulateurs clés potentiels en analysant leur rôle dans l'ES grâce à la caractérisation phénotypique de lignées perte- ou gain-de-fonction, et à l'analyse de la réponse de tissus cultivés in vitro et traités avec des perturbateurs chimiques spécifiques. A ce jour, aucun programme de développement végétal n'a été caractérisé avec une telle approche multimodale détaillée. L'ES sera étudiée dans la graminée modèle Brachypodium distachyon, utilisée ici en tant qu'espèce relai pour améliorer la multiplication végétative, la régénération, et l'édition génomique des céréales, dans le but de faciliter l'amélioration variétale dans ces espèces alimentaires essentielles. L'activité de facteurs génétiques ou chimiques capables d'accroître l'ES chez le modèle Brachypodium sera caractérisée plus avant sur des génotypes récalcitrants de céréales dans des expériences preuve-de-concept.

Le projet Sym-GeAr s’appuie sur nos recherches actuelles sur la symbiose des plantes légumineuses avec des bactéries Rhizobium. Celles-ci ont démontré que les bactéries endosymbiotiques (bactéroïdes) sont soumises chez certaines légumineuses à un programme de différentiation terminale consistant en un allongement des cellules, une endo-réduplication du génome, un niveau de méthylation de l’ADN anormal ainsi qu’une compaction de la chromatine accrue. De plus, nos études sur le modèle Medicago-Sinorhizobium meliloti ont démontré que ce processus de différenciation est directement lié aux peptides NCR produits par l’hôte ainsi qu’à certains gènes bactériens. Dans le projet Sym-GeAr nous proposons d’investiguer l’implication de la régulation de la différenciation des bactéroïdes au niveau génomique. Ainsi, nous allons utiliser des approches de pointe afin de décrire l’architecture du génome et de comprendre si l’organisation 3D du génome et la régulation épigénétique sont des phénomènes cruciaux pour la différentiation de S. meliloti. Une carte de l’architecture du génome sera réalisée sur S. meliloti en vie libre et sous sa forme bactéroïde via les approches Hi-C et ATAC-seq. La localisation subcellulaire des réplicons sera déterminée par FROS. Les modifications épigénétiques basées sur la méthylation de l'ADN seront quant à elles examinées avec SMRT-seq. Enfin, la génétique inverse sera utilisée pour évaluer les implications fonctionnelles de la réorganisation de l’(épi-)génome, en ciblant les régulateurs de la méthylation de l'ADN, les protéines associées aux nucléoïdes et la condensine qui déterminent l'architecture du génome. Les partenaires de SymGeAr travaillent sur la symbiose mais l’abordent sous des angles différents. Le partenaire 1 se concentre sur les mécanismes de différenciation cellulaire, tandis que le partenaire 2 possède une forte expertise sur les analyses du génome en utilisant des approches omiques et de bio-informatique.

La polyploïdie somatique est un processus commun aux eucaryotes multicellulaires entraînant la multiplication du génome qui est souvent associé à l’expansion cellulaire dans les organes en croissance, comme le fruit de tomate. Pendant l’endoréduplication, la conformation et l’état de la chromatine, avec les facteurs de transcription, peuvent influencer l’expression génique ploidie-spécifique et par conséquent, avoir un impact sur la croissance des cellules et des organes. Les objectifs de notre projet sont donc i) d’étudier la signature et trajectoire des cellules endorédupliquées, ii) d’étudier les modifications de l’organisation et de l’état de la chromatine pendant l’endoréduplication, ii) de lier ces changements ploïdie-spécifiques aux changements d’expression génique, et d’identifier les régulateurs transcriptionnnels de l’expression ploïdie-spécifique, iv) de tester comment l’altération de ces régulateurs transcriptionnels va affecter ce processus et potentiellement la croissance du fruit.

Les récepteurs à activité kinase représentent la plus grande famille de gènes impliquée dans la résistance des plantes aux bio-agresseurs. Nous avons récemment cloné Stb16q, le premier récepteur à activité kinase riche en cystéines qui confère, chez les monocotylédones, une résistance à un champignon soulignant l’importance d’étudier cette famille dans l’immunité des plantes. L’objectif du projet WITT est de décortiquer le mécanisme de résistance associé à Stb16q chez le blé contre Z. tritici. Nous proposons d’identifier, 1/les ligands des domaines extracellulaires de STB16 qui déclenchent le mécanisme de résistance soit par des approches biochimiques soit par l’étude du gène d’avirulence correspondant, 2/les événements moléculaires impliqués dans la résistance chez le blé, 3/l’origine du contournement récent de Stb16q. Grace à un partenariat expérimenté et multidisciplinaire, ce projet va permettre d’acquérir une vision d’ensemble sur le mécanisme des CRK dans l’immunité des plantes.

Les variations structurales sont une source majeure de diversité génétique et un matériau important pour la sélection, notamment pour l’adaptation des espèces. Comprendre les relations entre variants structuraux et innovations fonctionnelles représente ainsi une question majeure en biologie évolutive. Chez les espèces allopolyploïdes, qui sont fréquentes chez les angiospermes et en particulier chez les espèces cultivées, les échanges entre chromosomes homéologues (i.e. entre les sous-génomes constitutifs), appelés HEs pour Homoeologous Exchanges, représentent une source importante de variants structuraux. Pourtant, la distribution de ces évènements à l'échelle du génome et la diversité fonctionnelle qu’ils génèrent restent mal connues, alors qu’ils auraient joué un rôle majeur dans le succès évolutif de l’allopolyploïdie chez les plantes. Dans le projet EDIn, nous allons développer un ensemble d'analyses intégrées en vue de faire avancer les connaissances sur les causes et les conséquences des HEs, depuis les mécanismes responsables de leur formation jusqu'à leurs effets sur l'expression des gènes et du génome, sur la dynamique de la chromatine et la variation phénotypique des plantes, chez le colza (Brassica napus). Notre projet, basé sur l’exploitation d’un matériel végétal très original et conçu spécialement pour notre étude, combiné à des approches multi-omiques de pointe, abordera des questions fondamentales dans le contexte de l’allotétraploïdie du génome cultivé du colza. EDIn est composé de trois workpackages. WP1 a comme objectif de caractériser très finement les produits de recombinaison inter-homéologue, et de construire un modèle de prédiction de leur réalisation, modèle qui devrait s’avérer utile lors de la gestion en sélection variétale des introgressions au sein d’hybrides cultivée x apparentée sauvage. L’objectif de WP2 est d’évaluer de manière globale les conséquences des HEs sur l’expression des gènes à l’échelle du génome mais aussi à un niveau populationnelle. En particulier, il s’attachera à caractériser l’impact des HEs sur les réseaux de régulation de gènes, ce qui représentera la première étude détaillée de ce type chez une espèce cultivée allopolyploïde. WP3 a comme objectif d’établir la causalité fonctionnelle de HEs spécifiques en développant une approche originale de génétique d’association, et de caractériser leur impact sur la réorganisation des environnements génomique et épigénomique. De manière très originale, WP3 permettra d'étudier les changements de l'épigénome et la réorganisation de la chromatine que l'introgression de chromatine étrangère issue d’une HE peut entrainer. Les résultats attendus devraient donc s'avérer utiles pour développer des connaissances et des méthodes à exploiter dans le cadre de l'amélioration et la diversification des espèces cultivées allopolyploïdes, notamment pour la gestion de leur diversité génétique et des ressources génétiques associées. Cette recherche sera menée par un consortium de scientifiques de renom qui apportent une expertise, un savoir-faire et/ou des installations très complémentaires, permettant ainsi une compréhension plus complète de l'impact des échanges entre homéologues sur le fonctionnement d’un génome allopolyploïde. L'un des aspects originaux de ce consortium est son lien direct avec l'enseignement supérieur, ce qui représente une excellente occasion d'enseigner aux étudiants l'impact socio-économique de la recherche publique et de former de futurs chercheurs dans les domaines de la recombinaison, la génomique, l’épigénétique, l’organisation et la dynamique de la chromatine, pour l’amélioration des plantes.

Chez les animaux en captivité, de production ou pas, les conditions d'hébergement sont souvent appauvries et monotones, elles limitent l'expression des comportements naturels, altèrent divers indicateurs de bien-être et marqueurs de santé et accroissent la préoccupation du public pour le bien-être animal. L’enrichissement du milieu a été proposé comme une stratégie pour complexifier et dynamiser l'environnement, afin que les animaux puissent développer des répertoires améliorés de comportement naturel. Les odeurs ont été reconnues comme de bons candidats faciles à mettre en œuvre pour des enrichissements environnementaux positifs afin de soutenir les comportements et le bien-être, mais leur utilisation est encore largement négligée. Pourtant, les odeurs peuvent bénéficier aux animaux captifs et d'élevage, améliorant leur bien-être, leur prise alimentaire et leurs performances cognitives à l'âge adulte. Cependant, des effets controversés et/ou non durables sont observés lorsque ces odeurs sont associées à l'environnement maternel. Cela suggère que la robustesse des effets comportementaux peut dépendre du contexte gestationnel dans lequel l'odeur est apprise, qui a été peu étudié dans des contextes positifs, principalement pour moduler les préférences alimentaires, mais jamais évalué pour d'autres traits comportementaux importants, tels que l'ingestion ou le comportement socio-émotionnel, deux facteurs qui participent évidemment à une évaluation positive du bien-être. Enfin, les conséquences à long terme d'une exposition maternelle aux odeurs sur le développement et le fonctionnement du cerveau, en incluant l'épigénétique comme base sous-tendant la transmission intergénérationnelle de comportements innés basés sur les odeurs, restent à déchiffrer. Le projet HAPPYSMELLING examine l'impact d'un renforcement positif associé à une exposition gestationnelle aux odeurs sur la programmation des comportements alimentaires et socio-émotionnels de la progéniture dans deux périodes importantes de stress, à savoir la naissance et le sevrage. Le projet est mené en parallèle sur deux modèles animaux complémentaires, la souris et le porc, deux espèces nidicoles à maturation cérébrale périnatale, privilégiant des questionnements scientifiques et méthodologiques complémentaires, offrant ainsi des bénéfices croisés évidents à ce défi. En effet, chez la souris, le projet combine des investigations comportementales sur la prise alimentaire et les interactions sociales avec des analyses moléculaires sur les structures liées à la perception des odeurs pour identifier de nouveaux gènes et voies de régulation soutenant la plasticité neurodéveloppementale, avec un focus sur la méthylation de l'ADN comme facteur épigénétique contribuant aux modulations du comportement. En parallèle, dans une perspective translationnelle, la faisabilité d'un apprentissage prénatal des odeurs est menée chez le porc, une espèce souvent élevée en milieu appauvri, où l'exposition aux odeurs pourrait agir sur le stress, fournissant ainsi des stratégies nouvelles et faciles à mettre en œuvre pour améliorer le bien-être dans des élevages conventionnels. Comme l'état de bien-être d'un animal sensible est une affaire très complexe et ne peut être embrassé par une seule discipline scientifique, ce projet multidisciplinaire intégre le comportement et le bien-être des animaux avec des approches d'éthologie, de neurochimie, d'épigénétique et de physiologie générale.

Les préoccupations en matière de santé, d'environnement et de bien-être animal ont conduit à une réduction récente de la consommation de viande. Les autorités de santé publique recommandent également une transition vers des régimes alimentaires plus durables et végétalisés. Les protéines végétales sont généralement considérées de plus faible valeur nutritionnelle que les protéines animales. En effet, elles contiennent des vitamines et de minéraux, mais aussi des fibres alimentaires et des facteurs antinutritionnels qui diminue leur digestibilité. Cependant, peu de données existent sur les effets potentiellement synergiques à long terme d’un régime riche en aliments végétaux sur la capacité digestive des protéines. Or dans le cadre de la transition nutritionnelle, il est important de prendre en compte les effets des différents composants du régime sur la digestion des protéines. Ceci est particulièrement important pour les populations les plus vulnérables comme les personnes âgées, pour lesquelles les besoins en protéines sont augmentés et les apports généralement diminués. Ainsi, le projet VEGAA vise à mieux comprendre l'influence d'une alimentation riche en aliments végétaux sur la biodisponibilité des acides aminés d’une protéine végétale tout au long de la vie adulte, en utilisant des techniques innovantes de traceurs isotopiques. Tout d’abord, nous explorerons dans une étude préclinique les effets aigus et chroniques d'un régime riche en aliments végétaux sur la biodisponibilité des acides aminés d’une protéine végétale, le métabolisme des protéines et la physiologie digestive en fonction de l’âge. Nous déterminerons ensuite, grâce à la méthode double traceurs récemment développée, la biodisponibilité des acides aminés d’une protéine végétale chez des adultes jeunes ou âgés, végétariens ou omnivores. Le projet VEGAA fournira des données importantes sur la digestibilité des protéines végétales et les adaptations digestives pouvant apparaître lors d’un régime riche en aliments d’origine végétale, au cours du vieillissement. Nos résultats participeront ainsi à estimer l’adéquation des apports et des besoins en protéines et acides aminés dans le contexte des régimes alimentaires végétariens, pour promouvoir une bonne santé à tout âge.

Compte tenu des préoccupations sanitaires et environnementales actuelles, réduire la consommation de viande est devenu un enjeu politique majeur dans les pays occidentaux qui pourrait donner lieu à des mesures économiques dans les années à venir. Cependant, en pratique, les comportements de substitution de la viande n’aboutissent pas tous aux mêmes apports nutritionnels et semblent être socialement déterminés. Il est probable que les consommateurs à faible statut socio-économique (SSE) tendent à remplacer la viande par des aliments plus gras et sucrés, mais moins chers et plus accessibles, ce qui diminuerait la qualité de leur régimes et augmenterait les risques de santé comme la prise de poids. De fait, toutes choses égales par ailleurs, la réduction de la consommation de viande conduirait à exacerber les inégalités nutritionnelles. Or, à ce jour, aucune étude n’a considéré le rôle du SSE dans la relation entre la consommation de viande et l’indice de masse corporelle (IMC). Nos études préliminaires ont montré un contraste saisissant à partir de données en coupe transversale portant sur la population française : une consommation de viande inférieure est associée à un IMC plus bas chez les adultes à haut SSE, mais à un IMC plus haut chez les adultes à bas SSE. Le présent projet vise à approfondir ces résultats en explorant les dynamiques longitudinales de la relation entre le SSE, la consommation de viande et la corpulence. Nous analyserons notamment si la prise de poids observée chez les populations à faible SSE s'explique en partie par des différences dans les choix alimentaires lorsque la consommation de viande diminue. Nous chercherons à identifier par ailleurs les principales motivations et difficultés rencontrées par les individus à faible SSE lorsque la consommation de viande baisse, par rapport à leurs homologues plus riches. Pour ce faire, ce projet réunit un consortium d’experts scientifiques en économie appliquée, épidémiologie nutritionnelle, physiologie des apports protéiques et des comportements alimentaires, ainsi que des spécialistes en conception d'interventions nutritionnelles et de campagnes d'information destinées au grand public. Nos objectifs de recherche se divisent en trois phases complémentaires : (1) Nous allons mener des analyses économétriques et épidémiologiques à partir de données d’achat longitudinales et représentatives pour étudier l’évolution de la consommation de viande en fonction d’indicateurs de SSE (revenu, éducation et type d’emploi), et la façon dont les changements opérés ont affecté la corpulence au cours du temps. Nous allons également étudier les comportements de substitution qui s’opèrent lors de la réduction de la consommation de viande et qui constituent un risque pour la santé des individus à faible SSE en comparaison aux plus aisés. (2) La collecte de données quantitatives et qualitatives des comportements alimentaires dans un contexte de réduction de la consommation de viande nous permettra de vérifier en conditions réelles les comportements de substitution à risque supposés, de mesurer les effets physiologiques de la réduction de viande, et d’identifier les motivations, les leviers et les difficultés spécifiques à différents groupes de SSE. (3) Des expériences et des interventions de recherche-action auront pour but d’orienter les choix des consommateurs des restaurants universitaires vers des repas sans viande de meilleure qualité nutritionnelle. Notre recherche contribuera à combler le manque de connaissances sur l'importance du SSE comme facteur de transition vers des régimes alimentaires durables. Notre projet aura un impact sociétal fort en produisant des résultats qui informeront les décideurs publics sur ces enjeux, mais aussi en élaborant des outils capables d’aider les populations vulnérables à trouver un meilleur équilibre alimentaire. Ce projet contribuera à montrer la voie vers une alimentation durable et saine pour tous.

Dans le cadre d’une alimentation saine et plus respectueuse de l’environnement, il existe actuellement un fort intérêt pour l’utilisation des protéines végétales en alimentation humaine. Dans ce contexte, l’utilisation des légumineuses à graines comme ingrédients dans des produits alimentaires est en pleine expansion. Ce projet est centré sur le pois protéagineux, la légumineuse à graine la plus cultivée en France, qui produit des graines riches en protéines à haute valeur nutritionnelle, même en absence d’engrais azotés. Cependant, l’utilisation du pois sous forme d’ingrédients reste sous-exploitée, en raison notamment du « goût vert » désagréable qu’il peut conférer. Les méthoxypyrazines et des composés organiques volatiles (COV) issus de l’oxydation enzymatique des lipides par des lipoxygénases sont deux types de composés volatiles impliqués dans le « goût vert ». Dans ce projet nous proposons d’utiliser la génétique pour améliorer le goût « vert » du pois. Le but de PIVERT est d’identifier des lignées ou écotypes de pois avec des quantités réduites ou modifiées de méthoxypyrazines ou de COVs issus des lipoxygénases, et avec des propriétés organoleptiques améliorées. Nous utiliserons une approche avec a priori en criblant la population TILLING de pois pour des gènes clés de la voie de biosynthèse de ces composés. En parallèle, une approche non ciblée exploitera la variabilité génétique naturelle, via la caractérisation de 200 écotypes de pois par GC-MS, permettant d’identifier des profils d’émissions de volatiles contrastés. Ce caractère sera analysé par génétique d’association en utilisant les données de génotypage disponibles afin d’identifier des gènes contrôlant ces émissions de volatiles. Enfin, ces deux stratégies convergeront vers des analyses sensorielles descriptive quantitative de ces lignées/écotypes. Ces travaux représenteront une première étape dans le développement de variétés de pois mieux adaptée à l’alimentation humaine.

Comment et dans quelle mesure le système de production alimentaire français pourrait assurer une alimentation saine et durable à sa population tout en augmentant sa capacité d’autosuffisance ? D'un point de vue politique, il existe une demande croissante des consommateurs/citoyens en faveur de ce qui est considéré comme une meilleure maîtrise de la chaîne alimentaire et de son externalité sociale/sociétale, dans le sens d’un développement plus durable, avec une réappropriation de l'espace territorial de proximité. Les responsables politiques semblent désormais suivre et même soutenir cette tendance, avec des agendas politiques. Cependant, l’objectif d’autosuffisance est aussi critiqué pour différentes raisons, et, surtout, les nombreuses dimensions du système alimentaire que sont la santé, l'impact environnemental, l'acceptabilité et l'autosuffisance ne sont pas nécessairement alignées. Notre objectif est d'analyser les tensions qui entourent la mise en œuvre d'une plus grande autosuffisance dans la production d'aliments permettant des régimes alimentaires plus sains et plus durables. Nous identifierons les pressions en faveur d'une augmentation ou d'une diminution des différentes productions agricoles nationales, dans le but de produire des régimes alimentaires plus sains et plus durables tout en réduisant et en redistribuant les importations. Nous fournirons une analyse détaillée des conflits entre les différents objectifs (nutrition/santé, environnement et autosuffisance) et nous explorerons les compromis sur lesquels un système alimentaire optimal pourrait être fondé. Nous décrirons également l'adaptabilité prospective du système pour atténuer les tensions, par exemple avec des changements dans les productions agricoles et les modes de transport. Nous analyserons les contingences régionales et locales et dans quelle mesure le métabolisme socio-économique agricole peut s'adapter pour accompagner la transformation locale pour appuyer une nouvelle demande alimentaire prospective. Ce projet de recherche interdisciplinaire combine à la fois des approches systémiques considérant les régimes de population, la capacité de production et le réseau de transport au niveau du pays et des scénarios détaillés au niveau des petites régions agricoles. L'approche repose en grande partie sur la modélisation, avec des modèles d'optimisation et de simulation pour identifier la demande de produits agricoles nécessaires à des régimes alimentaires plus sains et plus durables, recalibrer itérativement l'empreinte environnementale de la production nationale remodelée et des importations, et comprendre les paramètres clés qui favorisent ou s'opposent à l'adaptation du système de production à cette nouvelle demande potentielle. Par conséquent, le projet de recherche comprend (i) l'analyse des conflits entre la nutrition/santé, l'environnement et l'autosuffisance, et l’identification de régimes alimentaires formant les meilleurs compromis qui seront utilisés en tant que scénarios de demande de produits agricoles, (ii) la compréhension de la façon dont la production agricole pourrait être remodelée dans le réseau national afin de réduire l'énergie et les GES associés aux transports, et (iii) la compréhension de la façon dont les territoires de production locale pourraient être transformés avec différentes utilisations des terres et allocations de bétail afin que la production s'aligne mieux sur les changements nécessaires au niveau de la demande nationale. Le projet comprend un solide programme de diffusion auprès de la communauté scientifique, du grand public et des acteurs politiques.

Selon les données les plus récentes de la FAO, les pertes/gaspillages de produits alimentaires sont estimées à 12% des produits alimentaires et peuvent atteindre 30% pour les produits hautement périssables comme la viande ou le poisson. Une chaîne du froid améliorée avec des durées de conservation plus longues pourrait réduire considérablement ces pertes et éviter les émissions de CO2 associées à la production gaspillée. La technologie du Superchilling a ce considérable potentiel de fournir un produit ultra-frais de haute qualité et d’une durée de conservation plus longue que celle des aliments réfrigérés. La température du produit doit être maintenue juste en dessous du point de congélation. La quantité de glace doit alors être contrôlée avec précision afin de maintenir une teneur en glace autour de 30%-35%. A ce niveau de température, une très faible croissance microbienne est observée. Ceci est particulièrement important pour les bactéries pathogènes psychrophiles telles que Listeria monocytogenes. Le projet SUPERSHIELD vise à générer de nouvelles connaissances et à développer des concepts et des techniques innovantes pour relever les défis spécifiques de cette technologie. Un accent particulier sera mis sur le contrôle de la teneur en glace tout au long de la chaîne du froid à l'aide de capteurs et d'équipements adaptés. Un autre objectif est une compréhension approfondie de la relation entre la microstructure du produit et de l'évolution de la croissance de pathogènes en la comparant en particulier à celles des aliments réfrigérés. Une évaluation du potentiel de cette technologie pour préserver les aliments de la croissance de Listeria monocytogenes sera également effectuée. Enfin, une analyse globale des impacts énergétiques et environnementaux complètera ces approches afin de donner aux acteurs de la filière agro-alimentaire, mais aussi aux décideurs politiques toutes les informations nécessaires pouvant les aider à la prise de décision.

OLICOW vise à améliorer significativement les capacités d'analyse et de prévision du comportement des foules dans les lieux publics. L'observation et la simulation des foules ont été traitées séparément par différentes communautés. Les tentatives pour les coupler sont récentes et hors ligne jusqu'à présent, et ne sont pas encore opérationnelles pour des systèmes de foules réalistes. OLICOW propose une nouvelle génération de modèles de simulation de foule basés sur les données, ouvrant de nouvelles possibilités d'assimilation des observations en temps réel. En plus des cameras, nous nous appuierons sur plusieurs familles de nouveaux capteurs en étudiant jusqu'à quel point le caractère privé des données peut être préservé face aux algorithmes capables d'exploiter des corrélations complexes dans des données multi-modales. Des avancées permettront d'utiliser plus aisément des capteurs innovants tout en traitant un sujet qui soulève beaucoup de questionnement de la part du public.

Le surrisque des usagers de deux-roues motorisés (2RM) est toujours très important : le risque d’être tué pour un conducteur de 2RM est 22 fois plus élevé que celui d’un conducteur de véhicules de tourisme. Hors agglomération, les motocyclistes décèdent en courbe dans 49 % des cas. Lors de la prise de virage, les conducteurs alternent entre des prises d’informations visuelles de court terme pour le contrôle de la trajectoire et l’anticipation des aléas dans l’environnement routier. Du fait de la dynamique complexe des 2RM toute perte de stabilité liée à une manœuvre d’urgence peut entraîner une perte de contrôle et conduire à un accident. Le passage des conducteurs aux 2RM électriques pose des questions de sécurité routière liées à la modification de la signature sonore et à la modification de la dynamique du véhicule. L’absence de bruit entraîne une difficulté supplémentaire pour apprécier sa vitesse à l’approche d’un virage ou une distraction supplémentaire du fait de regards plus fréquents sur l’afficheur de vitesse, ces deux points rendant le contrôle de la trajectoire plus complexe. La dynamique des propulsions électriques, différente de celle des propulsions thermiques avec des couples très importants dès les faibles régimes moteur, est problématique lors des phases de réaccélérations en sortie de virage, et lors de manœuvres à basse vitesse, comme par exemple le démarrage au feu et la réalisation d’une manœuvre de tourner à droite. Dans ces deux cas il y a des risques de perte d’adhérence et donc de trajectoire. Ces éléments sont défavorables pour la sécurité routière. Le projet eMC2 propose de combler les lacunes sur la connaissance des difficultés rencontrées par les conducteurs de 2RMs électriques en les comparant à celles rencontrées par les usagers de 2RMs thermiques. Sur la base des résultats acquis le projet ambitionne de proposer un ensemble de mesures d’accompagnement pour un passage « sûr » des conducteurs des 2RM thermiques aux 2RM électriques.

De nombreuses applications concrètes traitent d’affectations basées sur des préférences : différents agents ont des préférences sur des éléments (activités, ressources ou encore d’autres agents) et celles-ci doivent être agrégées en une décision collective qui est une affectation des éléments aux agents. De nos jours, avec l’utilisation croissante d’algorithmes et d’outils de l’IA dans les systèmes gouvernant nos choix de vie (recrutement, assurance, université), des décisions importantes peuvent être prises dans des affectations. Pour assurer la confiance et la participation dans le système, il est donc crucial de garantir que les algorithmes utilisés pour calculer de telles affectations soient équitables pour les agents. Pour être équitable, la décision doit respecter les préférences exprimées des agents et ne doit discriminer aucune population. Cependant, l’équité dépend fortement du contexte de la décision, au niveau de sa temporalité, du type de préférences reportées, du type d’affectation ou encore du niveau de connaissance des agents. Par conséquent, si on veut garantir l’équité de manière réaliste dans des affectations, il est important d’adapter l’équité au contexte de la décision tout en justifiant que les solutions proposées sont réellement équitables. Cette justification doit permettre de convaincre les agents de manière intelligible qu’une décision plus équitable n’existe pas. L’adaptabilité et l’explicabilité pour l’équité contribuent conjointement à l’adoption et la confiance des agents dans les systèmes utilisant des algorithmes pour des affectations. Le projet APPLE-PIE propose d’étudier la garantie de l’équité dans des affectations via deux axes : l’élaboration de concepts d’équité flexibles s’adaptant à des contextes de décision variés ainsi que l’explicabilité de l’équité dans les solutions proposées. Le projet a également une dimension pratique en prévoyant de fournir un outil orienté vers l’explication pour calculer des affectations équitables.

Le projet EXPIDA a pour but de fournir aux utilisateurs de bases de données une riche famille de méthodes explicables pour traiter des données imparfaites (c'est-à-dire incohérentes et/ou incertaines) dont le but est d'aider à l'analyse des données d'incidents aériens, et donc d'améliorer la sécurité des vols civils. Plus explicitement, notre objectif est d'équiper notre système de raisonnement tolérant les imperfections dans les bases de données de techniques d'explications interactives afin d'améliorer et aider à la compréhension des réponses aux requêtes.

Les moteurs de recherche du web traditionnels recherchent des chaînes de caractères sur le web. Cependant, la recherche par mots-clés renvoie souvent de nombreux documents non pertinents, ce qui pousse les utilisateurs à affiner leur liste de mots-clés en suivant un processus d'essais et d'erreurs. Pour surmonter ces limitations, les grandes entreprises se sont tournées vers la recherche de concepts et d’entités, et non de chaînes de caractères. En demandant l'âge de "James Cameron” à votre assistant vocal, vous trouverez dans le graphe de connaissances (KG) une personne correspondant à "James Cameron", dont la propriété "âge" est définie pour 66 ans, c'est-à-dire l'entité James Cameron". Si la recherche de concepts et d’entités constitue un immense progrès et fournit des réponses exactes, la recherche est effectuée sur un graphe de connaissances et pas sur le Web. Par conséquent, il peut exister de nombreuses réponses sur le Web qui ne font pas partie du graphe de connaissances. En résumé, la recherche avec des chaînes de caractères sur le web offre de la diversité au prix du bruit. La recherche de concepts fournit des réponses exactes, mais nous perdons en diversité. Dans MeKaNo, l’objectif est de rechercher des concepts sur le web pour obtenir de la diversité et éviter le bruit. Dans ce but, nous faisons face à trois grands défis scientifiques: 1) Les utilisateurs ont l'habitude de faire des recherches avec des mots-clés. Transformer une requête par mot-clé en une requête mixte qui cherche d'abord sur un graphe de connaissances puis sur le web est un problème difficile, surtout pour les requêtes complexes. 2) Comme pour les recherches traditionnelles sur le web, les utilisateurs s'attendent à obtenir des résultats classés en un clin d'œil. Combiner la recherche sur les graphes de connaissances et la recherche sur le Web tout en préservant les performances est un véritable défi et nécessite un nouveau type de moteur de recherche.

La qualité audio est une caractéristique importante qui transporte une information intrinsèque sur le procédé de création d'une oeuvre musicale depuis son enregistrement jusqu'au mastering en studio. Récemment, nous avons proposé une méthode innovante permettant de détecter la liste d'effets appliqués à un signal ainsi que la décennie de création d'une oeuvre. Ainsi, le projet AQUA-RIUS vise une étude exhaustive de la qualité audio avec une méthodologie d'apprentissage profond à travers 3 questions scientifiques: 1) l'analyse et la modélisation de la qualité audio, 2 )la simulation de la qualité audio pour l'augmentation de données dans un cadre d'apprentissage machine pour améliorer la robustesse des modèles entraînés et 3) l'ingénierie inverse pour permettre la restauration de signaux et le contrôle de la qualité audio. L'expertise en traitement du signal et en apprentissage profond des 3 partenaires du projet (IBISC, IRCAM, Telecom Paris) est le principal atout de ce projet.

La modulation ultra-rapide de la polarisation circulaire d’une source cohérente pourrait constituer une rupture technologique dans le domaine des communications en répondant à l’augmentation du débit de données tout en apportant des fonctionnalités supplémentaires (cryptage de l’information…). Une approche innovante et inédite pour moduler rapidement la polarisation d’une source de lumière consiste à injecter un courant polarisé en spin à partir d’un injecteur ferromagnétique et de prendre profit de l’amplification du spin électronique par l’effet laser pour transformer le codage en spin en codage de polarisation. Un défi émergent consiste à moduler électriquement l'aimantation de l’injecteur de spin afin de contrôler la polarisation circulaire de sortie. L’objectif principal de ce projet est d’utiliser le couplage spin-orbite et l’effet Hall spin associé pour contrôler la direction d’injection de spin afin de contrôler électriquement la polarisation circulaire de la lumière émise par une LED et d’un laser semiconducteur. Pour appuyer cet objectif, des outils inédits d’analyse expérimentale et analytique valideront la dynamique et le bruit des spin-lasers développées. Le succès de ce projet aura un impact significatif non seulement sur la technologie des communications optiques, mais également sur d’autres types d’applications basées sur l’émission de lumière polarisée circulaire contrôlée électriquement telles que la cryptographie, les horloges atomiques à pompage optique et les senseurs quantiques.

L’électronique supraconductrice est devenue incontournable dans de nombreux domaines allant de l’astrophysique aux télécommunications, en passant par l’information quantique. L’un de ses piliers est un dispositif connu sous le nom de jonction Josephson. Ce projet propose de développer et caractériser expérimentalement un nouveau type de dispositif Josephson supraconducteur réalisé en couplant un supraconducteur (S) de symétrie "d" du paramètre d’ordre (d-wave) à haute température critique avec des matériaux 2D à cône de Dirac ayant des propriétés topologiques, et en particulier des isolants topologiques 2D (2D TIs). Les 2D TIs ont des canaux de conduction 1D en leurs bords dans lesquels les électrons sont protégés contre la rétrodiffusion. On peut alors réaliser des canaux 1D supraconducteur en mettant ces matériaux en proximité avec un S. Les particularitées des Ss d-wave permettent d’envisager de nouveaux dispositifs exploitant la symétrie particulière de leur paramètre d’ordre supraconducteur, tels que le déphasage pi entre les nœuds supraconducteurs – possibilité absente des S conventionnels à symétrie "s" du paramètre d'ordre. Ce projet vise à démontrer la réalisation d'un couplage Josephson d-wave au travers les 2D TIs mis en proximité avec ces Ss et les possibles applications qui en découlent. Les développements proposés ont un réel potentiel tant du point de vue fondamental qu’industriel, notamment grâce aux interactions du laboratoire avec Thales, qui développe et commercialise des dispositifs Josephson. Ce projet repose sur l’expertise du porteur (supraconductivité, TIs), sur l’environnement pourvu par le laboratoire d’accueil (UMPhy), ainsi que sur le réseau déja construit par le chercheur. Le projet permettra au chercheur de développer sa propre ligne de recherche en permettant le recrutement d’un étudiant en thèse et l’acquisition d’équipements cruciaux pour le projet.