Université Evry Val d'Essonne

Thèmes :

Thème 1 : Structure de la Tubuline et Interactions Tubuline/Microtubule avec des partenaires

Il s’agit de mieux comprendre aux niveaux moléculaire et fonctionnel l’organisation et la dynamique du cytosquelette « microtubules » des cellules mammifères dans différents contextes physiologiques et pathologiques. Notre force est de combiner des recherches sur la structure des composants élémentaires du cytosquelette (Structure atomique par RMN en solution, nanométrique par imagerie par microscopie à force atomique) à des analyses biochimiques et cellulaires. Les recherches en cours concernent :

Interaction Tubuline – Ligands :

Les ligands peuvent être d’origine exogène ou naturellement présents dans le milieu intracellulaire. Dans le premier cas, nous avons par exemple étudié un dérivé de fongicide, le bénomyl, qui agit négativement sur la polymérisation de la tubuline. Nous avons démontré qu’il agit de façon synergique avec la colchicine comme agent anti-microtubule. Dans le cas de ligands naturellement présents dans le milieu intracellulaire, citons l’exemple des polyamines qui augmentent la dynamique des microtubules (nucléation et élongation) et peuvent induire un comportement collectif à leur dynamique. La déplétion des cellules en polyamines provoque la rupture du réseau de microtubules, ce qui fait des polyamines une cible potentielle pour moduler les activités des microtubules.

Interaction Tubuline - Protéine :

De nombreuses protéines partenaires de la tubuline ou des microtubules, dont les dérèglements sont associés à des pathologies graves, ont été étudiées ces dernières années au laboratoire. Citons par exemple la protéine Tau (impliquée dans la maladie d’Alzheimer) qui interagit avec la région C-terminale de la tubuline, la protéine CPAP, composante essentielle du centrosome, ou bien encore la spastine, protéine capable de cliver les microtubules et dont l’absence est cause de paraplégies d’origine génétique, et enfin les protéines STOP dont l’invalidation fonctionnelle chez la souris représente un modèle animal d’intérêt pour la schizophrénie.

Structure et modélisation de la tubuline, drug design :

Parallèlement à ces travaux, nous avons développé en collaboration avec la société BioQuanta un modèle in silico de tubulines sous forme de polymère aba. Ce modèle a été utilisé pour analyser la dynamique moléculaire des différents sous domaines de la tubuline et pour comprendre l’impact du nucléotide guanosine sur la structure et la dynamique de la tubuline.

Ce modèle nous sert aussi à amarrer in silico les partenaires de la tubuline et à mettre au point des molécules cognitives ou candidats médicaments ciblant la tubuline et les microtubules en confrontant ce modèle aux données expérimentales.

Thème 2 : Architecture cellulaire et granules de stress

Microtubules et régulation de l’expression des gènes dans des conditions de stress oxydants :

Dans des conditions d’agression cellulaire (hypoxie, stress osmotique, exposition aux UV…), les cellules eucaryotes forment dans leur cytoplasme en moins de 10 minutes, des granules de taille micrométrique appelés « granules de stress ». Ces granules, composés principalement d’ARN messagers et de protéines partenaires, permettent de protéger, stocker, trier, traduire ou dégrader l’information génétique portée par les ARNm. La formation de ces granules semble ainsi conditionner le programme d’expression des gènes et les chances de survie des cellules stressées. Nous avons récemment démontré que les microtubules jouent un rôle prépondérant dans ce processus. En effet, suite à la dépolymérisation des microtubules par des agents anti-microtubules, les granules n’apparaissent plus et (ou) sont de très petite taille. De plus, la dynamique des microtubules est nécessaire pour la formation des granules de taille supérieure à quelques centaines de nanomètres.

                Nos travaux ont deux aspects, structurel et fonctionnel, avec un intérêt pour la traduction et la survie cellulaire. Les résultats attendus ont un intérêt fondamental et peuvent aussi déboucher sur de nouveaux moyens pour moduler la réponse des cellules au stress dans un but préventif (protection de cellules stressées) ou bien thérapeutique (ciblage des cellules hypoxiques dans le cancer).

Régulation de l’expression génique et architecture cellulaire dans des conditions de stress osmotique : rôle des  les osmolytes compatibles.

Lorsque la cellule subit un choc osmotique, la réponse immédiate est la réduction du volume cellulaire et l’augmentation de la force ionique intracellulaire. Il s’ensuit une dissociation des polysomes qui mènent à la formation des granules de stress par encombrement moléculaire, à l’inhibition de la traduction des « house keeping » gènes (dangereuse dans ces conditions d’hypertonicité) et à l’expression sélective de gènes comme le facteur de transcription NFAT5, dont la transcription est régulée positivement via l’augmentation de la force ionique et qui permet de surexprimer les transporteurs spécifiques des osmolytes compatibles (Bétaine, taurine, Myo-inositol). L’accumulation des osmolytes compatibles neutres dans la cellule au bout d’environ 10 h réduit la force ionique intracellulaire, permet la dissociation des granules et on observe que la cellule recouvre l’expression de la majorité des gènes importants pour la maintenance cellulaire  et la reprise de la prolifération.

Les osmolytes compatibles permettent aussi la dissociation des fagots de microtubules qui se forment après un choc osmotique de manière identique, d’un point de vue biophysique, que les granules de stress. Ces osmolytes sont donc prépondérants pour le maintien de l’architecture cellulaire et en conséquence pour des interactions entre cellules. En effet, les cellules qui communiquent entre elles par des jonctions communicantes peuvent échanger des osmolytes compatibles et par ce biais être avantagées pour le maintien de l’homéostase et de l’architecture cellulaire. Le stress osmotique revêt un aspect particulièrement important en physiologie rénale mais aussi pour comprendre pourquoi les cellules cancéreuses, qui ne communiquent pas par jonctions communicantes, s’adaptent peu à l’hypertonicité.

Thème 3 : Nanotechnologies

Interactions ADN : protéines à l’échelle de la molécule unique

De nombreuses applications dans les nanosciences (puces ADN) font appel à des molécules d’ADN en interactions avec une surface. L’influence de cette dernière sur les interactions entre brins d’acides nucléiques ou entre ADN et protéine peut-être très importante et il apparait primordial de l’évaluer avec précision. Pour ce faire, la Microscopie à Force Atomique (AFM) est une technique de choix car elle permet la détection d’évènements à l’échelle de la molécule unique. Nous avons modélisé sur l’influence de la surface dans l’accessibilité et la réactivité de l’ADN adsorbé sur le mica (substrat de référence). Cela nous a ensuite permis d’ouvrir nos domaines de recherche vers l’étude de systèmes biologiques plus complexes comme ceux impliqués dans les mécanismes de réparation de l’ADN.

Nanoparticules de diamant fluorescent

Suite à l’obtention d’un contrat européen (Nano4Drug 2006-2008) le laboratoire a mis au point un processus de fabrication de nanoparticules de diamant fluorescents à partir de microdiamants synthétiques riches en azote et ayant subi une irradiation électronique. Ces particules nanométriques ont l’avantage de présenter une fluorescence très intense et insensible au photoblanchiment. Nous tentons maintenant d’obtenir des complexes nanodiamant-biomolécules pour les utiliser dans différents contextes biochimiques ou cellulaires pour reconnaitre et quantifier la présence de cibles moléculaires spécifiques.

Membres :

• Patrick CURMI,  Directeur
• Alain ZOZIME, Professeur
• Flavio TOMA, Professeur / Convention UEVE
• David PASTRE, Professeur
• Loïc HAMON, Maître de conférences
• Marie-Odile DAVID, Maître de conférences
• Jean-Paul BOUDOU, Chercheur
• Julien LEFEVRE, Post doc
• Latifa ZIANI, Post doc
• Bertrand XERRI, Post doc
• Marie-Jeanne CLEMENT , Ingénieur
• Bénédicte DESFORGES, Ingénieur 
• Olek MACIEJAK, Ingénieur
• Vandana JOSHI, Ingénieur
• Lydia LE BOUIL, Secrétaire
• Jean SALONE, Adjoint technique
• Lucie HUYNH, Thésarde
• Ouissame BOUNEDJAH, Thésarde
• Sana TABET-HELAL, Thésarde
• Meryem SARI HASSOUN, Thésarde

Collaborations internationales

Internationales  

Nationales

Plateforme scientifique

 Imagerie Cellulaire

-       Un microscope droit Zeiss Axioplan2 équipé d’objectifs x100, x65, x40 et x25 (air)

-       Un microscope droit Leica DM5000B équipé d’objectifs x100, x40, x10 (air)

-       Un vidéomicroscope Zeiss Axiovert équipé d’objectifs x65, x40, x20, x10.

RMN

-       Spectromètre RMN 600MHz Bruker.

AFM

-       2 AFM Nanoscope III permettant l’imagerie à l’air ou en milieu liquide.

Spectrophotomètre

-       Uvikon XC UV-vis themorégulé par bain thermostaté.

-       Photon Technology International thermorégulé par bain thermostaté.

-       Analytikjena Specord 250+ UV-visible thermoregulé par effet peltier.

Culture cellulaire

Le laboratoire possède une salle de culture cellulaire avec tout l’équipement nécessaire (normes P2/L2) :

-       2 hottes de culture

-       3 incubateurs Binder

-       1 incubateur avec agitation (New Brunswick, innova 44)

Appareillages divers

-       Chromatographie Liquide Aktapurifier

-       Ultracentifugeuse Beckman Coulter 130000

-       Centrifugeuse Eppendorf (5417, 5810)

-       Coupe microtone Leica ultracut

Formations attachées

Ecole doctorale

• Génomes aux Organismes

Thèses en cours

Lucie HUYNH : Elaboration in silico d'un modèle d'interface lipides monocouche, bicouche/eau : application à l'étude de la perméabilité membranaire de molécules thérapeutiques.

Ouissame BOUNEDJAH : Microtubules et granules de stress : Impact sur la traduction et la survie cellulaire.

Sana TABET-HELAL : Mutagénèse des stathmines pour s'opposer à l'assemblage des microtubules.

Meryem SARI HASSOUN : Impact d'extraits de plantes algériennes sur le cytosquelette et le cycle cellulaire.

Responsable du laboratoire : Patrick CURMI

Tél. : 01 69 47 03 23

Fax : 01 69 47 02 19

Courriel : pcurmi@univ-evry.fr