Life Sciences Université Paris-Saclay

Les protéines membranaires font l’objet d’une attention toute particulière ! et pour cause … Bien qu’elles ne constituent que 20 à 30% du protéome humain, elles représentent la majorité des cibles thérapeutiques actuelles. Or l’étude de ces protéines, à l’échelle moléculaire, passe par leur extraction à partir des membranes cellulaires, une étape qui s’avère souvent délétère pour leur structure et leur fonction.

La plateforme I2BC/Expression de protéines solubles ou membranaires en levures développe des protocoles pour l’expression de protéines membranaires dans la levure S. cerevisiae, pour des volumes de cultures allant de quelques millilitres à plus de 20 litres, ainsi que pour leur purification. Elle est hébergée au sein du Laboratoire des Protéines et des Systèmes Membranaires (LPSM, I2BC/Institut Joliot, CEA/Saclay, Gif-sur-Yvette), et l’exemple choisi d’application ci-dessous - pour l’étude structurale des flippases - illustre ses capacités.

La composition en lipides des deux feuillets des membranes biologiques est asymétrique, cette asymétrie permettant de contrôler de nombreux processus cellulaires (par exemple, le trafic membranaire, la signalisation cellulaire…). L’asymétrie lipidique est maintenue grâce à des protéines appelées flippases, qui catalysent le transport de lipides du feuillet externe vers le feuillet interne des membranes. Chez l’Homme, des mutations de flippases sont impliquées dans de nombreuses pathologies. Récemment, des équipes du LPSM, de l’Université d’Aarhus et du Max Planck Institute se sont associées pour déterminer la structure à haute résolution d’une flippase, le complexe Drs2/Cdc50. Dans ce contexte, la plateforme I2BC/Expression de protéines solubles ou membranaires en levures a mis tout son savoir-faire au service de la préparation de grandes quantités d’un complexe Drs2/Cdc50 pur, et sous forme stable et fonctionnelle, pour son étude structurale ultérieure par cryo-microcopie électronique. Les différentes structures obtenues révèlent le mécanisme d’auto-régulation auquel est soumis le complexe Drs2/Cdc50 ainsi que l’existence d’une cavité par laquelle il est proposé que le lipide substrat soit prise en charge lors de son cheminement d’un feuillet à l’autre des membranes cellulaires (Timcenko M et al, Nature 2019).

Le plateau technique I2BC/Expression de protéines solubles ou membranaires en levures donne accès à différents équipements (fermenteurs, broyeurs …) permettant l’expression et la purification de cibles protéiques singulières, les protéines transmembranaires par l’utilisation de Saccharomyces cerevisiae ou la levure méthylotrophe Pichia pastoris pour la préparation de protéines secrétées et riche en ponts disulfures. Cette expertise est localisée sur deux sites, au Laboratoire des Protéines et des Systèmes Membranaires – I2BC/Institut Joliot, CEA Saclay et au laboratoire Fonction et Architecture des Assemblages Macromoléculaires – I2BC, Faculté des Sciences d’Orsay. Ce plateau fait partie du pôle des plateformes de Biologie Structurale de l’I2BC qui comprend : i) les plateformes de Cristallisation, RMN, CryoEM, Mesures d'Interactions Macromoléculaires, et ii) les plateaux techniques d'Expression de protéines solubles ou membranaires en levures, Expression des protéines en cellules d'insectes et Bioinformatique structurale.

Contacts : Cédric Montigny (cedric.montigny@i2bc.paris-saclay.fr), Karine Blondeau (karine.blondeau@i2bc.paris-saclay.fr), Guillaume Lenoir (guillaume.lenoir@i2bc.paris-saclay.fr)

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MetaboHUB est l'infrastructure nationale de métabolomique et fluxomique créée en 2013 dans le cadre du programme "Investissements d'Avenir" lancé par le Ministère de la Recherche et de l'Enseignement Supérieur et l'Agence Nationale pour la Recherche (ANR). Elle a pour objectif de fournir des outils technologiques de pointe et des services en métabolomique et fluxomique aux équipes de recherche académiques et à des partenaires industriels dans les domaines de la santé, de la nutrition, de l'agriculture, de l'environnement et des biotechnologies. MetaboHUB est réparti sur quatre clusters géographiques : Clermont-Ferrand, Bordeaux, Toulouse et Paris-Saclay, ce dernier aussi appelé Métabolome - IdF et objet du présent FOCUS PLATEFORME.

La métabolomique au service de l’identification de biomarqueurs de diagnostic / pronostique dans le cadre de l’insuffisance hépatique chronique ? Retour sur une étude récente. Maladie irréversible du foie, la cirrhose se caractérise par une inflammation chronique, entrainant plus ou moins rapidement la destruction des cellules hépatiques et leur régénération anarchique sous forme de nodules, et donc la perte pure et simple des fonctions vitales de l’organe (synthèse, stockage et élimination). En France, environ 200 000 personnes sont atteintes de cirrhose, dont 30% ont atteint le stade sévère de la maladie, entrainant un nombre de décès par an relativement élevé (10 000-15 000). Le syndrome ACLF (Acute-on-Chronic Liver Failure) correspond à une décompensation aiguë (aggravation brutale) de la maladie. Il est caractérisé par une inflammation systémique intense et la défaillance d’un ou plusieurs organes ou systèmes (foie mais aussi reins, cerveau, système circulatoire et système respiratoire), touche 30 à 40% des patients hospitalisés pour une cirrhose décompensée et est associé à une mortalité élevée à court terme (30% à 28 jours).

En collaboration avec la fondation EF-CLIF (European Foundation for the study of Chronic LIver Failure), la plateforme Saclaysienne de Métabolome - IdF (SPI / LEMM, voir ci-dessous) a analysé le métabolome de 831 personnes atteintes d’une cirrhose décompensée accompagnée ou non de complications aiguës (ACLF). Ce travail récemment publié (Moreau et al, J. Hepatol. 2019) montre qu’il existe une signature métabolomique constituée de 38 composés qui s’accumulent spécifiquement dans le sérum des patients atteints d’ACLF. La nature même de ces composés suggère que les mécanismes responsables de la défaillance d’organes dans l’ACLF seraient proches de ceux responsables du sepsis, avec notamment une inhibition forte de la production d’énergie dans les mitochondries. Les auteurs proposent également une séquence d’événements conduisant à l’ACLF : les modifications dans la réponse hormonale au stress et la génération d’espèces réactives de l’oxygène et du souffre initieraient le dysfonctionnement des mitochondries, conduisant à son tour à celui d’un ou plusieurs organes.

Cette étude pionnière dans le domaine a permis au laboratoire et sa plateforme d’intégrer deux nouveaux consortiums européen dans le cadre du programme H2020 : Microb-Predict (2019-2024) et Decision (2020-2024), tous deux dédiés à une meilleure compréhension ou pronostic d’une cirrhose du foie avec défaillance d’organes.

Métabolome - IdF est une plateforme bi-site (LEMM/SPI, Département Médicaments et Technologie pour la Santé, Institut des sciences du vivant Frédéric Joliot, CEA Paris-Saclay, Gif-sur-Yvette et Institut Parisien de Chimie Moléculaire, Sorbonne Université Campus Pierre et Marie, Paris), labélisée IBISA depuis 2010. Les prestations qu'elle offre s’articulent autour de l’analyse métabolomique par spectrométrie de masse. Plusieurs types de prestations peuvent être réalisés: i) production de données brutes - empreintes métabolomiques par spectrométrie de masse à basse, haute ou ultra-haute résolution de milieux biologiques - ou traitées sur la base des outils mathématiques et (bio)informatiques développés au laboratoire, ii) identification de métabolites (grâce notamment à une chimiothèque, > 1000 produits chimiques et interrogations automatiques de banques de données publiques) et iii) analyses statistiques et biologiques de données (positionnement de métabolites identifiés et leurs niveaux relatifs de concentrations au sein de voies métaboliques connues).

Contact : François Fenaille (Francois.Fenaille@cea.fr)

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La spectroscopie par résonnance magnétique nucléaire (RMN) peut fournir des indications précieuses sur les caractéristiques structurales et dynamiques des systèmes biomoléculaires ; elle est particulièrement bien adaptée à l’analyse à l’échelle atomique des états fonctionnels multiples, de la flexibilité interne et des processus d’interaction impliquant des molécules biologiques.

La plateforme de spectroscopie RMN de l’I2BC (Département I2BC@Saclay, Institut Joliot, CEA/Saclay, Gif-sur-Yvette) est spécialisée dans la caractérisation des protéines, repliées et/ou désordonnées, impliquées dans la signalisation cellulaire : repliement, dynamique, interactions protéine-protéine et protéine-ligand. La plateforme s’appuie aussi sur une expertise dans la production de protéines recombinantes : protéines désordonnées, kinases, phosphatases produites en bactéries, cellules d’insectes ou en milieu « cell-free », et opère deux spectromètres à haut champ (600 et 700 MHz). Récemment, La plateforme a développé et exploité une nouvelle capacité : l’identification et le suivi cinétique de modifications post-traductionnelles (PTMs) à l’échelle du résidu. Cette approche permet de caractériser des modifications multiples voisines ou à motif dégénéré, et peut virtuellement être appliquée à tout type de PTM. Focus sur 2 études récentes, illustrant le potentiel de cette méthode !

1 - La plateforme (en s’associant avec l’équipe de A. Carreira (Institut Curie)) a identifié les défauts de phosphorylation du suppresseur de tumeur BRCA2 causés par des mutations trouvées chez des patientes atteintes de cancer du sein. L’étude menée a permis i) d’identifier les résidus de BRCA2 phosphorylés par la kinase PLK1 en mitose, ii) d’observer que ces phosphorylations sont moins présentes dans les BRCA2 mutés, iii) de révéler que ces phosphorylations déclenchent la liaison de PLK1 à BRCA2 et permettent l'alignement des chromosomes au niveau de la plaque équatoriale pendant la mitose, iv) de montrer que ces évènements sont défectueux lorsque BRCA2 est muté. Ces résultats révèlent un nouveau mécanisme qui pourrait contribuer aux aberrations chromosomiques observées dans les tumeurs exprimant des variants de BRCA2 (en savoir plus, Ehlen et al, Nat. Commun. 2020).

2 - La plateforme a également identifié les sites phosphorylés sur Mdm2, l’ubiquitine-ligase régulant p53, à l’issue de dommages de l’ADN grâce à une nouvelle méthode utilisant la détection 13C directe. Celle-ci permet désormais d’étudier par RMN les protéines désordonnées dans des conditions physiologiques de pH et de température, un savoir-faire unique dans le monde (en savoir plus, Alik et al, Angew. Chem. Int. Ed. 2020).

I2BC / Plateforme de spectroscopie RMN est spécialisée dans la caractérisation des protéines en solution, qu’elles soient repliées ou désordonnées. Elle s’est en particulier focalisée sur les protéines impliquées dans la signalisation cellulaire, la réparation des dommages de l’ADN et l’organisation du noyau : repliement, dynamique, interactions protéine-protéine et protéine-ligand, décrits à l’échelle atomique que permet d’atteindre cette spectroscopie. La plateforme a aussi développé et exploité une nouvelle approche : l’identification et le suivi cinétique résidu par résidu de modifications post-traductionnelles (PTMs). Cette approche permet d’identifier et de caractériser des modifications multiples voisines ou à motif dégénéré, et peut virtuellement être appliquée à tout type de PTM (plus d’informations : voir Ehlen et al, Nat. Commun. 2020 / Alik et al, Angew. Chem. Int. Ed. 2020). Enfin, la plateforme utilise la RMN pour cartographier des interfaces dans le cadre de la conception d’inhibiteurs d’interaction protéine-protéine (plus d’informations : voir Bakail et al. Cell. Chem. Biol. 2019). Coté équipements, la plateforme possède deux spectromètres à haut champ (600 et 700 MHz) équipés d’une cryo-sonde TCI 1H, 15N, 13C, et est rattachée à FRISBI, l’infrastructure nationale pour la biologie structurale intégrative. Enfin, cette plateforme fait partie du pôle des plateformes de Biologie Structurale de l’I2BC qui comprend : i) les plateformes de Cristallisation, RMN, CryoEM, Mesures d'Interactions Macromoléculaires, et ii) les plateaux techniques d'Expression de protéines solubles ou membranaires en levures, Expression des protéines en cellules d'insectes et Bioinformatique structurale.

Contact : Sophie ZINN-JUSTIN (Sophie.ZINN@cea.fr)

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Vous avez dit pharmacocinétique ? La pharmacocinétique (ou PK) étudie le devenir d'une substance active après son administration dans l'organisme. Elle comprend quatre grandes étapes : l’absorption (A), la distribution (D), le métabolisme (M), et l’excrétion du principe actif et de ses métabolites (E). La détermination des paramètres pharmacocinétiques d'un candidat médicament fournit les données qui permettront de choisir la voie d'administration, la forme galénique, la dose et la fréquence d’administration pour son utilisation future. Pour cela, il faut suivre au cours du temps la molécule d’intérêt et ses métabolites éventuels dans différentes matrices biologiques et pour ce faire la spectrométrie de masse est aujourd’hui la méthode de choix en matière de sensibilité, précision et spécificité. On obtient les premières informations lors de tests in vitro, liaison du composé aux protéines plasmatiques, aux hématies, stabilité métabolique du candidat dans le plasma de différentes espèces (rongeurs, humain) et également en présence des enzymes des hépatocytes (mesure de la clairance intrinsèque). La recherche et l’identification de métabolites produits par ces enzymes peut débuter à ce stade. L’étude du passage des barrières physiologiques comme par exemple la barrière hémato-encéphalique peut aussi être explorée précocement in vitro ou in vivo. Ensuite une première phase exploratoire du profil pharmacocinétique est obtenue in vivo chez une espèce animale modèle judicieusement choisie.

Qu’est-ce que SMArt-MS ? Une plateforme spécialisée dans le développement et la validation de méthodes de bioanalyse quantitative par LC-MS/MS de petites molécules et d'anticorps thérapeutiques dans les fluides biologiques et leur utilisation pour la réalisation d'études de métabolisme et pharmacocinétique pilotes (early ADME-DMPK). Née le 1er février 2016, aujourd’hui certifiée ISO9001, cette plateforme est rattachée au Service de Pharmacologie et d’Immunoanalyse (SPI, Département Médicaments et Technologie pour la Santé, Institut Joliot, CEA/Saclay, Gif-sur-Yvette). Forte d’une expérience forgée au contact de l’industrie pharmaceutique internationale, SMArt-MS a été un contributeur actif dans plusieurs projets du LabEx LERMIT mais aussi auprès de nombreuses équipes académiques et biotechs du territoire Paris-Saclay. Son dynamisme, ces quatre dernières années, peut se résumer en deux chiffres : 50 projets réalisés et 22 publications signées (cliquer ci-contre pour consulter la dernière parue :  Le Douce et al, Cell Metabolism 2020). SMArt-MS a aussi été récemment sollicitée pour faire partie de l’infrastructure de recherche ChemBioFrance.

SMArt-MS et le projet NUTS : un exemple choisi de réussite et de développement ! Une autre de nos fiertés, est d’avoir été dès 2016 choisis par les porteurs du projet NUTS (LabEx LERMIT, lutte contre l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP)) en tant que partenaire pour l’entrée de ce projet en maturation à la SATT Paris Saclay (NUTS-MAT). Depuis, un travail considérable a été réalisé (chimie, PK mais aussi biologie), permettant de proposer une nouvelle cible thérapeutique, de sélectionner un candidat médicament avec un très bon profil de sécurité et d’obtenir des résultats in vivo avec une preuve de concept d’efficacité et de survie. La confiance de nos partenaires ainsi que celle de la SATT Paris Saclay a permis à SMArt-MS au nom de l’équipe projet de « pitcher » à la soirée Team-up for Startup #HealthTech (Institut Pasteur, 28 janvier 2020) dans un format 180 secondes et devant une centaine de participants. Plusieurs contacts ont été pris afin d’identifier un potentiel CEO et des investisseurs en vue de la création d’une Start-up en 2020. Des rendez-vous sont d’ores et déjà pris et l’aventure continue…

La plateforme SMArt-MS possède des équipements de chromatographie ultra haute pression couplés à des spectromètres de masse quadripolaires permettant la mesure très sensible des composés d’intérêt et leurs métabolites. Ces appareils permettent la quantification de petites molécules mais aussi celle des « Biologics » comme les peptides, protéines et anticorps thérapeutiques. SMArt-MS fait partie intégrante de la plateforme Métabolome-IDF de l’infrastructure MetaboHUB, basée à Saclay et réalise la mesure quantitative absolue de métabolites endogènes en vue de leur validation comme biomarqueurs. SMArt-MS a ainsi accès aux spectromètres de masse de haute résolution de cette plateforme / infrastructure permettant les identifications délicates de certains métabolites.

Contact : Alain Pruvost (alain.pruvost@cea.fr)

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Toutes les molécules du vivant possèdent des atomes de carbone et d’hydrogène. A ce titre, la possibilité de pouvoir remplacer, de manière choisie et ciblée, l’un de ces atomes par un isotope stable ou radioactif – on parle de marquage isotopique – est une réelle valeur ajoutée dans le développement du médicament. L’utilisation de deutérium ou de carbone-13 par exemple (isotopes stables) est couramment requise pour la préparation d’étalons pharmaceutiques, ces derniers étant indispensables pour la quantification absolue et par spectrométrie de masse de médicaments ou de ses métabolites dans des échantillons biologiques complexes, de plus souvent présents dans des concentrations faibles. Le deutérium peut également substituer de manière avantageuse un atome d’hydrogène pour conférer à la molécule en développement une stabilité métabolique augmentée. L’utilisation du tritium ou du carbone-14 (isotopes radioactifs émetteurs beta) reste la méthode de choix pour permettre le suivi et la quantification absolue in vivo (biodistribution) ou ex-vivo (imagerie beta) de molécules marquées chez l’animal et ainsi déterminer avec une précision inégalée les propriétés ADME (Absorption, Distribution, Métabolisme et Excrétion) d’un composé médicament.

Pourtant, d’un point de vu chimique, insérer ou échanger un atome d’hydrogène ou de carbone dans des molécules complexes tels que des médicaments (ou produits phytosanitaires par exemple) présente des difficultés majeures. Outre des installations spécifiques et dédiées, cette chimie des traces et de plus radioactive lorsque le tritium ou le carbone-14 sont utilisés, se base d’une part sur un savoir-faire historique du laboratoire et de la plateforme de marquage isotopique associée (CEA, Institut Joliot, Département Médicaments et Technologies pour la Santé, Service de Chimie Bioorganique et de Marquage, Gif-sur-Yvette), mais aussi sa capacité à développer et de manière constante de nouvelles méthodologies de marquage, ouvrant le champ des possibles en termes de position sur une molécule cible et de fonctions chimiques portées par cette molécule et compatibles avec les procédés mis au point. De 2016 à ce jour, la plateforme de marquage isotopique a notamment su tirer parti d’un financement européen (ITN Isotopics) et de l’expertise de quatre doctorants pour enrichir son offre en méthodologies de marquage et ceci dans un cadre hautement collaboratif, académique (Université d’Oxford (UK), Karolinska Institut (Suède) comme industriel (Sanofi, Astra Zeneca, UCB). Ont particulièrement été mises en avant, des méthodes dites « tardives » (late-stage) qui permettent un marquage isotopique en toute fin de synthèse, augmentant son efficacité intrinsèque tout en limitant au strict minimum la production de déchets (radioactifs).

En savoir plus ? Destro et al. J. Am. Chem. Soc. 2019 ; Palazzo et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2019; Pieters et al. Chem. Eur. J. 2020

Les méthodologies et marquage développés peuvent aussi ouvrir de nouvelles perspectives dans le développement d’agents d’imagerie diagnostiques et notamment la préparation de radiotraceurs et radiopharmaceutiques marqués par le carbone-11 (T1/2 : 20.38 min) pour la Tomographie par Emission de Positons.

En savoir plus ? Del Vecchio et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2018 et lire ou relire le FOCUS PLATEFORME. La radiochimie au SHFJ : un éventail de radiotraceurs originaux pour l’imagerie TEP clinique et préclinique (http://sco.lt/8ljkky))

La plateforme de marquage isotopique du CEA / Paris-Saclay (Institut Joliot, Département Médicaments et Technologies pour la Santé, Service de Chimie Bioorganique et de Marquage, Gif-sur-Yvette) est unique sur le territoire Paris-Saclay. Forte de son expertise dans la préparation (synthèse, contrôle de qualité) et formulation de molécules marqués, elle assure régulièrement des prestations et collaborations, académiques comme industrielles, dans le domaine du (radio)marquage moléculaire. Elle offre également à la demande, son expertise et environnement unique de travail (laboratoires « chauds », équipements dédiés) pour l’analyse et la caractérisation d’échantillons radioactifs : mesure de puretés chimique et radiochimique par HPLC, détermination d'enrichissements isotopiques et d'activités spécifiques par SM, analyse et détermination structurale par RMN liquide comme solide, mesure d’activités radioactives par comptage à scintillation.

Contact : Davide Audisio (davide.audisio@cea.fr) ou Gregory Pieters (gregory.pieters@cea.fr)

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La plateforme de Pathologie Expérimentale et Translationnelle (PETRA), rattachée à l’ UMS AMMICa (Analyse moléculaire, modélisation et imagerie de la maladie cancéreuse, Gustave Roussy Cancer Campus), maîtrise une très large gamme de techniques d’analyse morphologique et les met à disposition de ses partenaires académiques et industriels. Elle enrichit régulièrement son offre en implantant les développements méthodologiques et technologiques les plus récents.

Dans le périmètre de la plateforme, c’est dans le domaine de l’immunohistochimie que sont apparues récemment les innovations les plus marquantes. L’immunohistochimie est un moyen incontournable d’obtenir des informations essentielles sur le profil d’expression et la distribution d’une protéine d’intérêt à l’échelon tissulaire, cellulaire, voire subcellulaire. Des progrès considérables ont été accomplis en matière de reproductibilité, de standardisation et d’automatisation. Aujourd’hui, commence une nouvelle étape où certaines limites de l’immunohistochimie conventionnelle sont en passe d’être surmontées.

L’immunohistochimie « nouvelle génération » a ainsi vocation à être multiparamétrique, quantitative et fonctionnelle, tout ce que n’est pas l’immunohistochimie conventionnelle ! Multiparamétrique, en permettant la détection simultanée de plusieurs protéines (de 3 à plusieurs dizaines) dans la même surface ; ces techniques, actuellement très utilisées en immuno-oncologie, sont précieuses pour l’étude de tous les processus complexes. Quantitative, en fournissant des mesures de densité, de surface, de distances, voire d’expression pour caractériser les populations ou les structures exprimant les protéines d’intérêt. Fonctionnelle, en démontrant l’existence d’interactions moléculaires entre deux protéines ou le rapport entre le niveau d’expression d’une protéine et l’amplification éventuelle de son gène.

Ce sont de nouveaux défis auxquels PETRA répond en développant de nouvelles offres, en se dotant de nouvelles ressources humaines et logicielles en analyse d’images et en traitement de données, en complétant ses équipements mais aussi en améliorant sans cesse ses activités de base : par exemple, en s’équipant d’automates de coloration qui garantissent aux systèmes d’acquisition d’images la constance et la reproductibilité dans les couleurs dont ils ont besoin (contrairement à l’œil humain qui lui, s’adapte !). Merci au département Sciences de la Vie de l’Université Paris-Saclay (AAP SDV "Petit Equipement de Laboratoire") pour sa participation à l’acquisition d’un VENTANA Benchmark Special Stains (Roche Diagnostics).

La plateforme de Pathologie Expérimentale et Translationnelle (PETRA) prend en charge toutes les analyses morphologiques appliquées à des échantillons tissulaires ou cellulaires, humains et animaux, de l'étape pré-analytique (lames / TMA / microdissection) aux analyses (histologie / cytologie, immunohistochimie, hybridation in situ, FISH), ainsi que la numérisation des lames et leur interprétation (incluant l'analyse d'images). La plateforme intervient dans un large périmètre : i) Préparation d’échantillons pour les études ancillaires d’essais cliniques ou pour des projets de recherche ; ii) Confection et analyses de puces tissulaires (TMA) ; iii) Recherche de biomarqueurs tissulaires et cellulaires dans le cadre d'essais thérapeutiques ; iv) Analyses in situ d’échantillons tissulaires et cellulaires dans le cadre de projets scientifiques (collaborations académiques ou industrielles) ; v) Analyse de modèles animaux et vi) Microscopie électronique de transmission et immunohistochimie ultra-structurale / Analyse d'images.

Contact : jean-yves.scoazec@gustaveroussy.fr

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Genopole et l’Université Paris-Saclay organisent le mardi 28 avril 2020 la deuxième édition de MeetMyPlatform | Sciences de la Vie, en partenariat avec le Crédit Agricole Consumer Finance qui nous accueillera dans ses locaux à Massy.

MeetMyPlatform | Sciences de la Vie : Des temps forts scientifiques - une plénière, une table ronde industrielle, trois ateliers - des opportunités uniques de découverte et de partage avec les 113 plateformes académiques et 20 partenaires industriels présents, sans oublier des moments de convivialité et d’échange ... 

Et vous ? y serez-vous aussi ?

Cliquer sur le lien ci-dessous pour découvrir le programme complet de cette journée, mais aussi vous inscrire (inscription gratuite mais obligatoire) !

PROGRAMME | INSCRIPTION EN LIGNE

MeetMyPlatform | Sciences de la Vie est une journée de rencontres entre plateformes et entreprises, organisée par Genopole et le Département Sciences de la Vie de l’Université Paris-Saclay. Son objectif est double : rassembler et donner de la visibilité à la communauté des plateformes de l’Université Paris-Saclay et permettre aux acteurs de la recherche mais aussi aux entreprises présentes lors de cet évènement, de les découvrir ou de renforcer des liens déjà existants. Pour mémoire, la première édition de MeetMyPlatform | Sciences de la Vie s’était tenue le 31 janvier 2019 - un jour de neige ! – et avait su rassembler sur le plateau de Saclay près de 300 participants : ingénieurs et techniciens de plateformes, acteurs de la recherche académique mais aussi représentants de grands groupes, de PME/ETI et de Start-up/TPE. Ces derniers ont particulièrement apprécié la convivialité de l’événement et la facilité d’obtention d’informations pertinentes dans leurs domaines d’activités. Les membres des plates-formes ont, quant à eux, apprécié ce mode de communication et de présentation de leurs équipements, expertises et savoir-faire, ainsi que les moments d’échanges privilégiés (ateliers) qui leur étaient consacrés en deuxième partie de journée pour notamment renforcer ou structurer de nouveaux réseaux thématiques au niveau sud-francilien. Rendez-vous le mardi 28 avril 2020 pour une deuxième édition !

Vous souhaitez en savoir plus sur MeetMyPlatfom, cliquer ICI pour une présentation en 70 secondes chrono !

MeetMyPlatform | Sciences de la Vie s’inscrit naturellement dans la dynamique continue de mise en visibilité des compétences, expertises et équipements des plates-formes de l’Université Paris-Saclay et ceci notamment via son portail PlugInLabs Université Paris-Saclay.

Comité d’organisation : Frédéric Dollé (frederic.dolle@cea.fr), Marion Le Devedec (marion.ledevedec@universite-paris-saclay.fr), Jessica Pericaud (jessica.pericaud@universite-paris-saclay.fr) et Julien Picot (julien.picot@genopole.fr).

La cryo-microscopie électronique (cryoEM) consiste à congeler très rapidement des échantillons hydratés, afin de les figer dans une glace amorphe (vitrification). Elle n’utilise aucun additif, ce qui permet la préservation de l’état natif de l’échantillon et donc la détermination de sa structure interne. Les images enregistrées sont des projections de l’échantillon avec un contraste faible. Elles sont soumises à une analyse computationnelle, menant à la structure tridimensionnelle de l’objet d’intérêt. Ces dernières années, la cryoEM a révolutionné de façon spectaculaire, le domaine de la Biologie Structurale et permis des avancées majeures en Santé et Médecine. Ceci a été reconnu par le prix Nobel de chimie en 2017 attribué aux pionniers de ce domaine. La cryoEM permet des études à haute résolution spatiale sur des complexes réputés difficiles à étudier et notamment à cristalliser. Dans le meilleur des cas, l’étude à l’échelle atomique des états intermédiaires des machineries cellulaires est possible : la cryoEM permet en effet de classer les images en fonction de la conformation de l’objet à laquelle elles correspondent.

Exemple choisi : En collaboration avec une équipe de l’Institut Jacob (L. Bousset, MIRCen, CEA, Laboratoire des Maladies Neurodégénératives, Fontenay-aux-Roses), la plateforme de cryo-microscopie électronique (Institut de Biologie Intégrative de la Cellule – I2BC, Gif-sur-Yvette) a contribué à la résolution de la structure atomique de deux polymorphes de l’α-synucléine. Ces structures résolues par cryoEM à 3.0 Å et 3.4 Å de résolution montrent des structures radicalement différentes des structures précédemment publiées. Ces structures permettent de proposer de nouvelles hypothèses sur le mécanismes d’assemblage in vitro des fibres amyloïdes et sur l’impact de mutations familiales associées à la maladie de Parkinson. Récemment publiés (Guerrero-Ferreira et al., eLife, 2019), ces travaux ont également fait l’objets de deux communiqués institutionnels, l’un par le CNRS, l’autre par le CEA (voir également notre info sur Scoop.it!).

La plateforme de cryo-microscopie électronique de l’I2BC (CRYO-EM), fait partie des plateformes de Biologie Structurale de l’I2BC (Institut de Biologie Intégrative de la Cellule). Elle dispose de deux cryo-microscopes électroniques 200 kV et 120 kV (Tecnai FEI), équipés d’une caméra à détection directe (K2 Gatan) et d’un porte-objet refroidi (Gatan 626). L’équipement de la plateforme permet l’observation des objets biologiques (protéines, complexes multi-protéiques, virus, liposomes, assemblages multi-moléculaires, ...) après coloration négative, ou par cryo-microscopie électronique dans leur milieu aqueux naturel. La coloration négative permet de vérifier la qualité et l’homogénéité des échantillons, mais aussi d’avoir une idée de la forme des objets et éventuellement de déterminer la stœchiométrie de certains assemblages. Les images obtenues en cryo-microscopie électronique sur le FEI Tecnai G20, ainsi que les moyens de calcul disponibles sur la plateforme, permettent la détermination de structures 3D à moyenne résolution (8 Å). Ces premières structures sont nécessaires pour accéder aux microscopes plus puissants (eg. 300 kV Titan Krios de l’ESRF, Grenoble ou de l’IGBMC, Grenoble), menant aux résolutions atomiques. La plateforme permet aussi l’observation de complexes in situ (protéines à la surface d'organites purifiés ou de virus enveloppés, protéines membranaires reconstituées dans des liposomes, ...) par cryo-tomographie électronique. Cette plateforme fait partie d’un ensemble de plateformes de Biologie Structurale de l’I2BC, labélisées IBISA qui comprend: i) la plateforme de spectroscopie RMN (Résonance Magnétique Nucléaire). Cette technique est particulièrement bien adaptée pour analyser les états fonctionnels multiples, la flexibilité interne et les cinétiques de phosphorylation des protéines ; ii) la plateforme de cristallisation qui permet de réaliser le criblage, l’analyse et l’optimisation automatisés des conditions de cristallisation des macromolécules ; iii) la plateforme de mesures d’interactions de mesures macromoléculaires (protéine-ligand) qui offre un large éventail d’équipements pour réaliser des mesures d’interactions et de contrôles qualités avec notamment la microcalorimétrie, l’ultracentrifugation analytique, la MST, le SEC-MALS et le switchSense.

Contact : Ana ARTENI (ana-andreea.arteni@i2bc.paris-saclay.fr)

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Exemple choisi. Equipée des technologies Illumina et Nanopore, la plateforme de transcriptomique de l’IPS2 (POPS) est impliquée dans un large projet d’analyses omiques avec les équipes du professeur Marc-André Selosse du Muséum National d’Histoire Naturelle de Paris et de l’Université de Gdansk (Pologne) visant à comprendre les relations complexes qu’entretiennent les orchidées européennes avec leur partenaires mycorhiziens. On observe en effet chez cette famille de plantes un large gradient de comportements trophiques, allant d’une symbiose classique où la plante et le champignon échangent des nutriments, au parasitisme où la plante reçoit tous ses nutriments du champignon. Dans ce dernier cas, l’orchidée a perdu sa capacité à faire de la photosynthèse. Etudier cette transition évolutive au laboratoire est impossible. Ainsi plusieurs centaines d’échantillons correspondant à 10 espèces d’orchidées différentes ont été prélevés aux printemps 2018 et 2019 sur des sites naturels polonais.

En collaboration avec la plateforme Métabolisme-Métabolome de l’IPS2, le transcriptome et le métabolome de ces échantillons ont été analysés. Un des verrous majeurs à une analyse de transcriptome pertinente dans ces plantes est l’absence de génome séquencé disponible. Sans génome, il est impossible de connaitre quels sont les gènes qui sont activés dans une condition donnée. Sur la base des données de séquençage de transcriptome Illumina, il est possible d’assembler une liste de gènes exprimés mais cette liste reste très fragmentaire. Cela rend extrêmement complexe la comparaison des transcriptomes de ces 10 espèces. En les combinant avec des données de séquençage Nanopore, la plateforme POPS a réalisé des assemblages « hybrides » des transcriptomes qui s’avèrent de bien meilleure qualité que les assemblages basés uniquement sur les données Illumina. En associant dans un deuxième temps ces données transcriptomiques aux données métabolomiques, il devient alors possible de comparer la physiologie de ces 10 espèces d’orchidées. Bien que le gros des analyses soit encore en cours, les premiers résultats suggèrent que le cœur de cette transition évolutive se situe dans la plasticité métabolique des plantes et dans les capacités d’échanges entre le champignon et sa plante hôte (Lallemand et al. Plant J. 2019). Ce travail ouvre également de nouvelles perspectives pour l’analyse et la comparaison du transcriptome d’espèces d’intérêt mais qui ne sont pas des modèles de laboratoire.

La plateforme de transcriptomique POPS est localisée à l’IPS2 à Gif-sur-Yvette (plateau du Moulon). Elle réalise des projets d’étude du transcriptome en collaboration avec des équipes de recherche nationales et internationales. Elle offre une expertise pour l’analyse de l’expression comparative des gènes par l’utilisation du séquençage à haut débit de l’ARN, ou RNA-seq. Cette offre est complétée par l’analyse bio-informatique et statistique des données brutes permettant l’analyse quantitative du transcriptome. POPS est certifiée ISO 9001 :2015, labélisée IBiSA et est membre des Réseaux GENOPS et SPS.

Contacts : Ludivine Soubigou-Taconnat et Etienne Delannoy (pops.ips2@u-psud.fr)

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La Plateforme de biochimie environnementale (Biochem-Env) est centrée sur le développement et la mesure d'indicateurs biochimiques dans l’environnement et les organismes des écosystèmes continentaux. Dans l'environnement (sols et sédiments), la plateforme permet la mesure d'indicateurs fonctionnels (activités enzymatiques impliquées dans les cycles biogéochimiques, métabolisme des macromolécules, activité métabolique globale, respiration…). Elle réalise également la mesure d'indicateurs biochimiques chez les invertébrés benthiques et terrestres (réserves énergétiques et macromolécules, stress oxydant, mécanismes de détoxication, exposition aux contaminants environnementaux...).

Après avoir robotisé certaines de ses méthodes de mesure au laboratoire, Biochem-Env poursuit le développement de son offre de service à destination de ses partenaires de recherche et de formation. A compter du printemps 2020, elle disposera d’un Lab-Mobile aménagé et équipé pour la collecte et la préparation d’échantillons environnementaux, et la mesure des indicateurs biochimiques. Cet équipement unique lui permettra de maintenir une excellente qualité de prestation lors de campagnes importantes de terrain, tout en offrant un confort de travail accru pour ses collaborateurs. Le Lab-Mobile sera également un outil de formation dans le cadre de projets ouverts à l’enseignement technique et supérieur. L’achat et l’équipement du Lab-Mobile ont été soutenus par l’Infrastructure de Recherche AnaEE-France, le GIS IBiSA et l’initiative Recotox.

L’équipe Biochem-Env est heureuse de vous inviter à l’inauguration du Lab-Mobile le lundi 3 février 2020 à 13h30 sur le centre INRAE de Versailles, au niveau du bâtiment 6. Afin de faciliter l’organisation de cet événement, merci de vous inscrire via le lien ci-contre : Inauguration du Lab-mobile

L’ensemble de ces équipements permettra à Biochem-Env d’offrir à la communauté scientifique des jeux de données ouverts concernant les indicateurs biologiques liés à la biodiversité fonctionnelle des écosystèmes. Les informations et connaissances obtenues par la plateforme permettront le développement d'approches mathématiques et de modélisation pour évaluer et prévoir les impacts de perturbations de l'environnement sur la biodiversité fonctionnelle.

Contact : Christian Mougin (christian.mougin@inrae.fr)

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La plateforme Epigénomique et recherche translationnelle de l’IPS2 (EPITRANS, Gif-sur-Yvette) a pour but d’identifier les gènes et les régulations épigénomiques majeurs contrôlant les caractères agronomiques puis à créer des allèles qui permettent d’améliorer la performance des plantes dans les conditions de cultures. Elle se positionne comme pierre angulaire entre la recherche fondamentale et la recherche appliquée, sur le territoire Paris-Saclay, mais aussi au niveau national.

Exemple choisi de développement : Au début des années 2000, l’équipe du Dr. A. Bendahmane (IPS2) se passionne sur l’étude des mécanismes moléculaires qui contrôlent le déterminisme du sexe chez les Cucurbitacées. En effet, depuis le travail pionnier de G. H. Shull sur la production des semences hybrides, les sélectionneurs n’ont pas cessé d’essayer de maîtriser les caractères génétiques contrôlant la fertilité et le sexe de la fleur chez les plantes cultivées. En parallèle, des outils de génomique fonctionnelle comme le TILLING (Targeting Induced Local Lesions in Genomes) sont développés afin de valider la fonction des gènes identifiés, donnant naissance à notre plateforme de recherche translationnelle. Soutenus par un ERC Advanced Grant en 2013 (SEXYPARTH), ces travaux de recherche aboutissent aux clonages de 5 gènes, brevetés ou en cours de brevetabilité, permettant d’induire chez n’importe quelle variété de cucurbitacées un morphe sexuel au choix : gynoïque, androïque, monoïque ou hermaphrodite (Boualem et al. Science 2008 ; Martin et al. Nature 2009). L’activité de la plateforme explose alors avec la production de plus de 50 000 lignées mutées chimiquement, rien que chez les Curcurbitacées (Dahmani-Mardas et al. PLoS One 2010) et le développement d’outils de plus en plus performants pour la création de nouveaux allèles (TILLING par NGS, mutagenèse saturante). Ainsi des plantes mutantes avec des morphes sexuels différents ont été produites pour diminuer le coût de production de graines hybrides F1 (nécessitant des croisements interlignées) ou pour améliorer les rendements. Fort de ce succès et de l’intérêt de l’industrie semencière pour ces morphotypes, un projet de maturation porté par la SATT Paris-Saclay a été sélectionné. Son objectif est de créer des prototypes de plantes, destinés à améliorer les rendements ou diminuer les couts de la production des semences hybrides, par une approche de génomique à haut-débit et non-OGM : le TILLING.

La plateforme EPITRANS, contraction d'EPIgénomique et de recherche TRANSlationnelle, a pour missions de valoriser la recherche fondamentale en transformant les idées en produits et de faire le lien entre le chercheur et le secteur économique. Elle s'intéresse aux allèles et épi-allèles qui améliorent la performance des plantes dans un environnement de plus en plus contraint et plus particulièrement chez les espèces d'intérêt agronomique. Son activité consiste à développer et à mettre à disposition de la communauté scientifique des outils de génétique haut-débit, forward et reverse, chez les végétaux, notamment lorsque les études traditionnelles de génétiques ne peuvent s'appliquer (transformation génétique). Cinq outils sont ainsi proposés : le clonage positionnel par NGS, le TILLING et l'ECO-TILLING, l'Epigénomique et le CRISPR. Le premier permet de cloner des gènes d'intérêts agronomiques pour ensuite étudier leur(s) fonction(s) par TILLING, par recherche de modifications épigénomiques, ou encore par édition du génome via le système CRISPR (selon les espèces). Le TILLING s'appuie sur la production de larges collections (>5000 lignées) de plantes mutées ou de collections de germoplasmes (ECOTILLING) combinée à une identification rapide et systématique des mutations dans les séquences cibles. Ces allèles, non génétiquement modifiés, sont proposés aux sélectionneurs pour améliorer leurs lignées élites en leur offrant une alternative aux collections limitées de germoplasmes. C'est pourquoi, la plateforme a des liens étroits et durables avec le secteur industriel dans différents domaines d'applications (Limagrain, Syngenta, Rijk Zwaan, Symrise). EPITRANS est leader en Europe dans le domaine de la recherche translationnelle de par la richesse de ses collections de mutants (260 000 lignées) et par la diversité des espèces cultivées disponibles (13 au total). La plateforme est aussi reconnue Infrastructure Scientifique Collective (ISC) par l’INRA et possède le label IBISA (Infrastructures en Biologie Santé et Agronomie).

Contact : Marion Dalmais (marion.dalmais@inra.fr); Abdel Bendahmane (abdelhafid.bendahmane@inra.fr) ; Fabien Marcel (fabien.marcel@inra.fr)

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La Plateforme Métabolisme Métabolome de l’Institut des Sciences des Plantes Paris-Saclay (IPS2) est un plateau technique de pointe vous permettant de réaliser vos analyses avec un large panel de techniques complémentaires : GC/MS, LC/MS/MS, RMN, EA/IRMS et chromatographie liquide ou ionique. Des experts sont présents pour optimiser de nouveaux développements pour des problématiques liées au métabolisme primaire ou spécialisé, notamment dans le domaine du végétal. Elle joue un rôle important dans la transmission du savoir sur ces technologies de pointe par son intervention dans des formations initiales (du L3 au Master UPSaclay) et continue (CNRS). Rattachée à l’Ecole Universitaire de Recherche Saclay Plant Sciences – Graduate School of Research (EUR SPS-GSR), la plateforme  s’intègre également dans une collaboration étroite inter-plateformes : Saclay Plant Omics (SPOmics) au sein de l’Institut des Sciences des Plantes Paris-Saclay (IPS2).

Exemple choisi d’application : Vers une ingénierie métabolique des plantes à parfums : Le sclaréol, de la famille des diterpènes, est un métabolite spécialisé produit par la sauge sclarée (Salvia sclarea, Lamiacées) qui présente un fort intérêt pour l’industrie de la parfumerie mais un rendement de production faible. Nous avons développé une stratégie de marquage isotopique monitorée par de la résonnance magnétique nucléaire du carbone-13 (RMN 13C) afin d’identifier la voie de biosynthèse de ce métabolite d’intérêt. En effet, dans la littérature, deux voies de synthèse sont décrites : une voie cytosolique (MVA) et une voie plastidiale (MEP). L’attribution précise 13C et la quantification pour chaque carbone du sclaréol a permis de mettre en évidence l’origine des atomes de carbone dans la molécule et la voie métabolique utilisée. L’absorption d’une source de carbone marqué régiosélectivement ([1-13C] –glucose) par des tiges d’inflorescence de sauge sclarée conduit à la formation de sclaréol avec un profil isotopique propre à l’utilisation de la voie plastidiale. Ces résultats mettent en évidence des pistes prometteuses pour augmenter, par des techniques d'amélioration génétique ciblée, la production d'une molécule d’intérêt majeur pour la parfumerie, et ont fait l’objet d’une communication orale récente (C. Chalvin, Isotope labeling and mass spectrometry imaging to understand sclareol production in clary sage, Plant Metabolic Engineering (Lucca, Italy, june 2019)).

La Plateforme Métabolisme Métabolome de l’Institut des Sciences des Plantes Paris-Saclay (IPS2) offre des services d'analyse métabolomique ou isotopique et sert de support aux recherches sur les métabolismes primaires (carboné, azoté et soufré) et secondaires des plantes et leurs réponses aux contraintes environnementales. Notre double spécialité permet de combiner la métabolomique et la fluxomique pour une meilleure compréhension des réseaux métaboliques au sein de la cellule végétale. Nos outils permettent d’effectuer le phénotypage métabolique rapide des lignées végétales afin d’interpréter les conséquences des mutations génétiques spécifiques, de déterminer l’efficacité d'utilisation du carbone, de l'azote et de l'eau ainsi que les flux métaboliques dans les organes végétaux. Ces recherches s’inscrivent dans un objectif d’optimisation du métabolisme végétal vers la production de matière première utilisable dans l’agroalimentaire avec un apport d’engrais minimum.

Au-delà des collaborations locales, notre plateforme est ouverte aux laboratoires publics, privés, locaux, nationaux ou internationaux. Elle offre ses services dans le cadre de collaborations ou de prestations. Dans les deux cas, la plateforme offre une expertise allant du design expérimental aux analyses statistiques des données.

Contacts : Bertrand Gakière (bertrand.gakiere@ips2.universite-paris-saclay.fr), Françoise Gilard (francoise.gilard@ips2.universite-paris-saclay.fr)

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Le réseau de Centres de Ressources Biologiques et de collections « ressources environnementales » BRC4Env (Biological Resource Centres for the Environment) a été créé en 2015 dans le cadre de l’Infrastructure de Recherche « Ressources Agronomiques pour la Recherche » (AgroBRC-RARe), dont il constitue le pilier « Environnement » (Mougin C. et al, Environmental Science and Pollution Research 2018). Rattaché à l’UMR ECOSYS, le pilier rassemble des ressources biologiques et/ou génomiques utiles aux recherches dans le champ de l’agroécologie, et les mobilise dans le cadre de programmes de recherche portant la santé des écosystèmes, des animaux et de l’homme.

BRC4Env collecte, conserve, sécurise, caractérise et met à disposition les ressources biologiques issues de l'environnement (matériel biologique et données associées), de manière sécurisée et avec une traçabilité optimale. Ces ressources biologiques sont échantillonnées à partir de sols, de sédiments, d'eaux, d'écosystèmes agricoles, et conservées dans des collections organisées. Elles concernent les communautés microbiennes, ainsi que les ressources animales et végétales dont la gestion ou la propagation ne dépendent pas directement d'une intervention humaine. Ces ressources sont utilisées pour i) décrire, documenter et caractériser les différentes composantes de l'environnement, ii) développer des procédés à des fins de biocontrôle des ravageurs des cultures, et iii) comprendre les interactions entre différents types d'hôtes et de parasites. BRC4Env soutient la recherche fondamentale et appliquée et rend ses ressources disponibles pour les chercheurs du monde académique, mais aussi de l'industrie et de la société civile (ONG...). Les centres de ressources biologiques et collections de BRC4Env s'appuient sur des plateformes analytiques et des dispositifs d'accès aux écosystèmes. Ils mettent en œuvre le protocole de Nagoya.

Par ailleurs, BRC4Env coordonne l’animation et le partage de connaissances, de compétences et de ressources entre ses différents Centres de Ressources Biologiques (CRBs) et collections. Il contribue également à l’animation scientifique et technique au sein de RARe en partenariat avec les piliers plantes, animaux, microorganismes et forêts. Les CRBs et collections de BRC4Env acquièrent progressivement différentes labellisations (Ibisa) ou certifications (ISO9001:2015), ce qui traduit leur haut niveau de prestation.

Outre le partenariat de recherche avec le monde académique, les CRBs et collections de BRC4Env font preuve d’innovation dans le cadre de partenariats avec des entreprises privées. Ainsi, le laboratoire Diversité, Génomes & Interactions Microorganismes-Insectes (DGIMI) de l’INRA développe avec la société Nosopharm de nouvelles classes d’agents antimicrobiens pour le traitement des infections nosocomiales pharmaco-résistantes. Les campagnes de criblages ont porté sur des collections de bactéries symbiotiques des nématodes entomopathogènes uniques au monde, hébergées par l’INRA. Ce partenariat donnera suite à des dépôts de brevets et des publications scientifiques.

Contact : Christian Mougin (christian.mougin@inra.fr)

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Tout le monde en parle, études à l’appui : la consommation de fibres diverses est liée à une meilleure santé … Mais encore ? Il existe aujourd’hui un déficit en fibres dans notre alimentation aussi bien chez les adultes que les enfants, ce qui impacte négativement notre microbiote intestinal, pour qui ses fibres constituent un combustible important. La diversité bactérienne de notre microbiote diminue et nous sommes donc encourager à consommer plus de fibres et en plus grande variété.

Contacté par la société Bridor en 2016, Joël Doré, directeur de recherche à l’unité Micalis (Microbiologie de l'Alimentation au Service de la Santé) et directeur scientifique de la plateforme MetaGenoPolis au centre Île-de-France – Jouy-en-Josas de l’INRAE, a mené avec ses équipes plusieurs années de recherche pour élaborer un mélange de 7 fibres végétales bénéfiques pour le microbiote. Ces recherches ont conduit au développement et d’un nouveau produit, « Amibiote », une baguette permettant d’enrichir l’apport en fibres des consommateurs en qualité comme en quantité. Outre la diversité en fibres apportées, ce produit contient 11 grammes de fibres, pour 100 grammes de pain (dont plus de 50% sous forme soluble), contre 4 grammes pour une baguette traditionnelle. Cette baguette est disponible depuis le 7 octobre 2019 dans près de 1000 points de vente et supermarchés ! De plus, une étude clinique dirigée par le CRNH (Centre de Recherche en Nutrition Humaine) Rhône-Alpes, sur 40 volontaires a montré que cette baguette était capable d’améliorer la composition du microbiote, de diminuer le taux de cholestérol et d’agir sur l’insulino-résistance.

Un tel produit dont les effets sur la santé ont maintenant été prouvés permet d’espérer un réel impact sociétal ! Bonne dégustation !

MetaGenoPolis (MGP) est un centre INRAE expert en recherche sur le microbiome intestinal appliquée à la santé et à la nutrition de l’homme et de l’animal. En collaboration avec les industries, les universités et les cliniques, MGP conçoit et met en œuvre des projets adaptés aux besoins de ses partenaires. Certifiés ISO 9001, les protocoles et procédures mis en œuvre sont constamment maintenus à la pointe de la technologie. MGP propose de la métagénomique quantitative et fonctionnelle pour explorer le lien entre le microbiome, nutrition et santé. MGP offre des services d’analyse du microbiome de bout en bout, y compris des recommandations personnalisées sur la collecte d’échantillons, la mise en banque d’échantillons, l’extraction d’ADN, la métagénomique quantitative et fonctionnelle, les grandes installations de stockage de données et de calcul, la bioinformatique, l’analyse statistique et l’interprétation des données. Une des ambitions de MGP est de constituer via un projet de science citoyenne une base de données publique regroupant les microbiomes de 100 000 individus français dont un des objectifs sera de mieux comprendre l’hétérogénéité des microbiomes intestinaux de français sains.

Contact : contact@mgps.eu

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La plateforme NGS (Next-Generation-Sequencing) et analyses génomiques est une plateforme collaborative ouverte aux équipes académiques d’Ile-de-France. Créée en 2014  au sein de l’Institut des cellules Souches pour le Traitement et l’Étude des Maladies monogéniques (I-Stem), cette plateforme a été récemment labellisée Genopole et offre un ensemble de techniques indispensables aux analyses transcriptomiques ou génomiques.

A sa création, le choix du séquenceur Ion Proton (ThermoFisher) qui permettait de séquencer des panels de gènes ainsi que des petits génomes correspondait aux projets développés par les équipes d’I-Stem ou de collaborations déjà établies (Darville et al, EBioMedicine 2016 ; Cambon et al, Molecular therapy. Methods & clinical development 2017 ; Galvan et al, Brain 2018). Cette technologie a notamment permis d’identifier simultanément un grand nombre de gènes pouvant être modulés au cours d’un processus de différenciation cellulaire dans un contexte physiologique ou pathologique. Récemment, la plateforme a aussi participé à l’évaluation du potentiel thérapeutique d’un composé pour le traitement de la dystrophie musculaire des ceintures (LGMD2D) en collaboration avec l’équipe de Xavier Nissan (Hoch et al, Sci Rep. 2019). Identifié à l’issu d’un criblage à haut-débit, le Thiostrepton permet de restaurer la bonne localisation d’une protéine mutée, l’alpha-sarcoglycane, indispensable à l’intégrité des sarcomères des muscles striés. L’analyse du transcriptome de cellules traitées a permis d’étudier plus en détail le mécanisme d’action du Thiostrepton.

En parallèle de projets de prestation, NGS (Next-Generation-Sequencing) et analyses génomiques développe également de nouveaux outils de séquençage ou d’analyses bio-informatiques, comme par exemple, une base de données d’expression génique qui permettra d’étudier l’expression d’un ou de plusieurs gènes dans différents modèles cellulaires dérivés de cellules souches pluripotentes humaines.

Enfin, afin de pouvoir répondre aux besoins croissants des équipes académiques génopolitaines, NGS (Next-Generation-Sequencing) et analyses génomiques s’est récemment dotée d’un séquenceur NextSeq 550 (Illumina) grâce au soutien de Genopole, de l’Université d’Evry Paris-Saclay et de I-Stem. Ce nouveau séquenceur a été installé le 2 janvier dernier, est depuis pleinement opérationnel et permet de multiplier les capacités de séquençage de la plateforme par un facteur 4. Le NextSeq 550 (Illumina) est en effet le premier séquenceur de la gamme Illumina à permettre le séquençage 30X d’un génome humain (environ 3 Gb) ou de 65 génomes bactériens de type E. Coli (5 Mb) en à peine 24 heures. Proposant deux supports de séquençage, respectivement de 140 ou 400 millions de reads, le NextSeq 550 offre ainsi la possibilité d’adapter le débit de séquençage à chaque projet de recherche.

La plateforme NGS (Next-Generation-Sequencing) et analyses génomiques propose aux équipes de recherche académique des prestations de séquençage à haut débit du génome et/ou du transcriptome ainsi qu’un accompagnement scientifique et technique en proposant des stratégies de séquençage les plus adaptées aux projets. A l’issue du séquençage, les données brutes sont analysées selon les applications puis transférées au responsable du projet. En plus de l’activité de prestation, la plate-forme conduit des programmes de R&D telles que la mise au point de nouvelles techniques de séquençage ainsi que la mise en place d’outils bio-informatiques (bases de données / pipelines d’analyse NGS).

Contact : Margot JARRIGE (mjarrige@istem.fr)

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À propos de Genopole. Biocluster français dédié à la recherche en génétique et aux biotechnologies appliquées à la santé et à l’environnement, Genopole rassemble 83 entreprises de biotechnologies, 16 laboratoires de recherche, 25 plates-formes technologiques, ainsi que des formations universitaires (Université d’Évry Paris-Saclay). Son objectif : créer et soutenir des entreprises de biotechnologie et le transfert de technologies vers le secteur industriel, favoriser le développement de la recherche dans les sciences de la vie, développer des enseignements de haut niveau dans ces domaines. Genopole est principalement soutenu par l’État, la Région Ile-de-France, le Département de l’Essonne, l’agglomération Grand Paris Sud, la Ville d’Évry-Courcouronnes et l’AFM-Téléthon.

L’apprentissage des compétences chirurgicales à travers la simulation est une réelle nécessité afin de pouvoir répondre aux recommandations de la Haute Autorité de : « jamais la première fois sur un patient ». Dans ce contexte, les simulateurs virtuels ont déjà démontré leur efficacité pour la formation des chirurgiens ; cependant leur développement est délicat et relativement coûteux, ce qui empêche leur adoption comme outils standards de formation pour un grand nombre d’apprenants. Par conséquent, il semble primordial de centrer l’utilisation de ces simulateurs sur des pédagogies innovantes tout en impliquant les professionnels de santé tout au long du processus de conception. La littérature récente suggère que la formation médicale à travers la décomposition d’une procédure en microtâches basiques favoriserait l’apprentissage des gestes médicaux. Une telle approche simplifierait le développement de ces simulateurs virtuels et réduirait potentiellement leur coût.

Dans ce contexte, la Plate-forme d’Environnement virtuel et de réalité augmentée (Evr@), labellisée Genopole et hébergée au sein du laboratoire Informatique, BioInformatique et Systèmes Complexes (IBISC) de l’Université d’Évry Paris-Saclay, développe depuis 2019 les bases matérielles et logicielles de deux simulateurs virtuels pour l’apprentissage de gestes médicaux, à partir des compétences accumulées à partir du projet VR Skills Lab (Laboratoire virtuel pour la formation des compétences médicales), initié en 2015 par Amine Chellali (MCF Univ. Evry, IBISC) [voir aussi Ricca et al, 2018; Ricca et al, 2017, Ricca et al, 2016; Benyahia et al, 2015]. Le premier simulateur concerne la formation aux gestes techniques en microchirurgie et le second la formation aux gestes d’insertion d’aiguille guidée par échographie en anesthésie.

Les prochains mois seront ainsi consacrés à l’évaluation des deux simulateurs par les experts du Centre Hospitalier Sud Francilien (CHSF) avec des premiers prototypes fonctionnels attendus pour 2021. Ceci permettra de démontrer leur efficacité pour la formation des futurs médecins. Ces deux projets sont réalisés en partenariat avec Genopole et le CHSF.

La plate-forme d'environnement virtuel et de réalité augmentée (Evr@) offre l'expertise nécessaire à la conception de techniques de visualisation et d'exploration de données massives en biologie, d'interfaces immersives centrées sur l'utilisateur pour l'étude des interactions moléculaires dans un environnement de réalité virtuelle et de réalité augmentée. Les principaux domaines d’activités de la plate-forme Evr@ sont (1) l’assistance numérique multimodale à la personne, (2) la capture et l’analyse de gestes de la personne, (3) la télé-opération précise de robots avec des gestes naturels et (4) l’aide à l’expérimentation d’hypothèses structurales en biologie.

Contact : Amine Chellali (amine.chellali@univ-evry.fr); Frédéric Davesne (frederic.davesne@univ-evry.fr)

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Le plateau de chimie environnemental de recherche, rattaché à l’UMR INRAE / AgroParisTech ECOSYS, se situe à Thiverval-Grignon dans les Yvelines et est constitué de 5 sous-plateaux - voir descriptif ci-dessous - et met à disposition des outils et des compétences pour accompagner les recherches en environnement. On y trouve des dispositifs expérimentaux originaux mais aussi des équipements moyens et lourds, maîtrisés par des équipes de techniciens et ingénieurs motivés.

Récemment, plusieurs matériels ont été acquis ou renouvelés pour permettre des analyses de plus en plus performantes. C’est notamment le cas d’un compteur à scintillation (Tri-Carb modèle 4910 TR, Perkin Elmer) sur le plateau « radioisotopes », équipement qui a pu être acheté en partie avec une subvention de l’Université Paris-Saclay – Département SdV en réponse à l’AAP "Petit Equipement de Laboratoire" 2019. Ce compteur devrait permettre de poursuivre la réalisation de bilans complets de la répartition de molécules polluantes marquées au carbone-14 dans des sols, eaux ou plantes, notamment dans le cadre des projets Rhizopharma (Pari Scientifique, INRAE) et Piegeachlore (R&D GESIPOL, Ademe). Plus d’information sur ce sujet : Goulas et al. Science of The Total Environment 2019.

Le plateau « isotopes stables » a lui-aussi fait peau neuve avec l’acquisition d’un spectromètre de masse isotopique (IRMS, modèle Isoprime Precision, Elementar), couplé à un analyseur élémentaire CHN (modèle Vario isotope Select) et un analyseur Headspace (modèle Isoflow). Il va notamment permettre de quantifier la cinétique d'évolution du carbone de sols cultivés dans des essais de longue durée, nationaux ou européens, en utilisant l'abondance naturelle en carbone-13, cette fois dans le cadre du projet ANR StoreSoilC. Plus d’information sur ce sujet : Cardinael et al. European Journal of Soil Science 2019. L’appareil permet également d’analyser l’azote 15.

N’hésitez pas à solliciter les responsables des plateaux pour monter des collaborations dans le cadre de projets de recherche.

ECOSYS / Plateau de chimie environnementale de recherche : Les objectifs des plateaux de chimie environnementale de recherche sont de mettre à disposition des compétences et des outils d'analyse et d'expérimentation, pour accompagner des recherches dans le domaine de l'environnement, avec le partage d'une problématique commune sur la caractérisation du fonctionnement de différents compartiments de l'environnement et sur l'évaluation des impacts liés à la dynamique des contaminants dans l'environnement. Ces plateaux, réunis dans un pôle de chimie environnemental, fonctionnent avec du personnel des unités constitutives (de techniciens aux ingénieurs de recherche), avec un temps partiel dédié, et un partage des compétences et des équipements analytiques. Ils constituent un support technique pour la construction de projets collaboratifs et pour structurer le partenariat externe. Les différents plateaux sont : i) radioisotopes (expérimentations avec des molécules marquées au 14C), ii) isotopes stables (expérimentations avec utilisation 13C et 15N), iii) chromatographie liquide - spectrométrie de masse (analyses de composés organiques dans des matrices complexes), iv) analyse des gaz à effets de serre (quantification de CO2, NH4, N2O et SF6), et v) mesure de composés organiques volatils (mesures en continu au champ ou en laboratoire).

Contact : Marjolaine.Deschamps@inrae.fr

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La plateforme CTPF de l’Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN, Gif-sur-Yvette) peut vous aider à caractériser vos cibles protéiques et à les optimiser, mais l’un des aspects les plus intéressant de la technique du Thermal Shift Assay (TSA) est le criblage des interactions de votre protéine avec des ligands potentiels. Ces ligands peuvent être des petites molécules de toute nature, des hits pour optimiser vos candidats médicaments, des régulateurs de votre protéine d’intérêt mais aussi des peptides mimant les partenaires essentiels à la fonction biologique de votre cible thérapeutique.

Notre capacité de criblage par TSA a récemment permis par exemple de développer un test de liaison de peptides phosphorylés sur la protéine BRCA1. Dans ce projet, nous avons collaboré avec des chercheurs de l’Institut Curie, de l’Institut de Biologie Intégrative de la cellule (I2BC) et de Gustave Roussy, dans le but de mieux identifier les variants de BRCA1 pouvant, ou non, induire un risque de prédisposition au cancer du sein et de l’ovaire. Avec le séquençage généralisé de ce gène chez les patientes atteintes de cancers, un très grand nombre de nouveaux variants sont identifiés. Certaines mutations sont rares et les données épidémiologiques disponibles ne suffisent pas à définir la classe de risque dans laquelle elles doivent être répertoriées. Si cette classe reste indéterminée, il ne peut y avoir de prise en charge du patient et de sa famille. Dans cette étude, plusieurs tests ont été réalisés en parallèle sur des variants de BRCA1 mutés dans les domaines BRCT: solubilité et impact structural, test de réparation ADN et de localisation nucléaire, stabilité de la protéine et interaction avec ses partenaires. La protéine BRCA1 est en effet impliquée dans de nombreuses fonctions cellulaires. Ses domaines BRCT sont responsables de l’interaction avec plusieurs de ses partenaires cellulaires pour assurer sa fonction biologique. Différents peptides présentant un motif commun d’interaction avec BRCA1 et correspondant aux régions d’interaction de ses partenaires (ACC1, BACH1, CTIP et ABRAXAS) ont donc été utilisés pour évaluer, par des expériences de TSA, l’impact de mutations des domaines BRCT de BRCA1 sur la capacité de la protéine à interagir avec ses partenaires biologiques. La mise en évidence d’une altération de ces interactions essentielles devant nous alerter sur la capacité de la protéine à assurer une fonction normale dans la cellule. Nous avons pu caractériser certains variants comme affectés dans ces interactions. Le test de screening par TSA a également montré une claire corrélation avec les propriétés de mutants connus de type « neutre » ou « causal » de BRCA1. Ce travail qui combine différentes approches pour caractériser des mutants de BRCA1 et vise à améliorer leur classification a été publié récemment (Petitalot et al. Mol. Cancer Res. 2019). Mieux évaluer les conséquences cliniques de ces mutations est un enjeu majeur pour améliorer la prise en charge des personnes prédisposés génétiquement et accéder à une thérapie ciblée.

La plateforme de Criblage de Thermostabilité des Protéines par Fluorescence (CTPF-ICSN) propose la technique du Thermal Shift Assay (TSA) pour l’étude de cibles protéiques d’intérêt biologique, thérapeutique ou industriel. Le TSA a démontré son importance pour les études de biochimie, de biologie structurale et pour la caractérisation des interactions protéine-ligands. Les principales applications développées sur la plateforme concernent l'optimisation des conditions de stabilité des protéines, l'influence des mutations et délétions, ainsi que la recherche et le criblage de ligands d'intérêt. Nous développons également l'étude par TSA de macro-complexes protéiques et la stabilité de particules virales. La plateforme est localisée sur le campus CNRS de Gif-sur-Yvette et dispose d'équipements de dernière génération. Elle propose aux académiques et aux industriels des activités de prestations avec prise en charge complète des projets mais aussi des activités de développements ou de collaborations sur des projets de recherche. CTPF est aujourd'hui partie intégrante de C@PS, une plateforme réunissant sous une bannière unique les activités de criblage sur le plateau de Saclay, labélisée IBISA fin 2018). C@PS agrège les compétences i) de la plateforme CCCHD (Joliot, CEA, Saclay) pour la réalisation de criblages biologiques à haut débit ainsi que la préparation de chimiothèques ciblées, ii) de la plateforme CIBLOT (Faculté de Pharmacie, Université Paris sud, Châtenay-Malabry) pour les mesures d’interactions protéines/ligands par technologie alpha-screen et la quantification de paramètres cellulaires, iii) de la plateforme CIBI (ICSN, CNRS, Gif-sur-Yvette) pour les mesures de cytotoxicité, de criblage d’interactions protéines/ligands et criblage in ovo et iv) de la plateforme CTPF (ICSN, CNRS, Gif-sur-Yvette) pour les mesures d’interactions protéines/ligands par thermal shift assay et d’analyses de transcriptomes par PCR quantitative.

Merci au département Sciences de la Vie de l’Université Paris-Saclay (AAP SDV "Petit Equipement de Laboratoire") pour sa participation à l’acquisition d’un pipeteur électronique epMotion 96 canaux (EPPENDORF)

Contact : eric.jacquet@cnrs.fr

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Le processus de la découverte d’un médicament requiert une approche multidisciplinaire associant des savoir-faire complémentaires, notamment dans les domaines de la chimie, pharmacotechnie, immunologie, biologie structurale, biologie moléculaire et cellulaire, sans oublier la génétique et la pharmacologie. Parmi les technologies dont disposent les unités de recherche de l’IPSIT (Ingénierie et Plateformes au Service de l'Innovation Thérapeutique), il y a l’imagerie photonique. Celle-ci occupe une place stratégique depuis l’acquisition sur la plate-forme d’imagerie cellulaire MIPSIT, d’un microscope STED (STimulated Emission Depletion) dit « super-résolu ». Cette technique purement optique aux deux prix Nobels (A. Einstein 1921 et Stephan Hell 2014), permet d’accéder à des dimensions de l’ordre de quelques dizaines de nanomètre (> 50 nm), soit quatre fois plus résolue que la microscopie confocale à balayage laser. Elle ouvre de nouvelles perspectives dans le cadre du développement des nanomédicaments, notamment la caractérisation de leur structure qu’elle soit nanoparticulaire et/ou microparticulaire.

Exemple choisi : Dans le domaine de la galénique, l’acheminement d’un principe actif au-delà des barrières biologiques tout en garantissant son intégrité puis son relargage contrôlé sur sa cible biologique est un défi majeur. Il s’agit donc de concevoir de très petites entités à base de lipides ou de polymères biocompatibles dans lesquelles les médicaments sont encapsulés. Notre toute première étude STED visait à tester les limites aérodynamiques de poudres sèches microparticulaires (NEM, Nano-Embedded Microparticles) en vue de leur administration par inhalation. Notre travail a consisté à visualiser ces édifices et leurs sous-unités associées entre elles (voir illustration) grâce à un sucre, le tréhalose, puis à évaluer in vitro leur comportement à la désintégration après une aérosolisation sur une couche de mucus. (Christian A. Ruge et al., Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2016).

D’autres domaines ont recours à la super-résolution (Ramet L. et al., J. Neuroscience, 2017 ; Arthur T. Molines et al. Biology Open, 2018; Frauke Beilstein et al. PLoS Pathog 15: e1008209). En neurobiologie, par exemple, nous avons pu localiser et/ou colocaliser les différents transporteurs vésiculaires du glutamate dans les varicosités du cerveau de souris au niveau du striatum. En physiologie végétale, la microscopie super-résolue STED a permis de mettre en évidence la désorganisation du réseau de microtubules corticaux chez les mutants d’EB1 (End Binding one) au niveau de la racine d’Arabidopsis Thaliana et enfin, en virologie, d’explorer l’organisation dynamique des différentes glycoprotéines sur l'enveloppe virale de HSV-1 (virus de l’herpès simplex 1) participant à l'optimisation du processus de liaison cellulaire et de fusion membranaire lors de l’infection.

Le STED vient ainsi compléter les modalités d’acquisition multi-échelles, multi-couleurs proposées par la plate-forme MIPSIT de la faculté de pharmacie à Châtenay-Malabry.

La plate-forme technique et de recherche en biologie cellulaire et imagerie de l’UMS-IPSIT (MIPSIT) est installée depuis novembre 2000 sur le site de la Faculté de Pharmacie de l’Université Paris-Sud. Cette plate-forme, ouverte à toute équipe de recherche, a pour principale mission de proposer une expertise et un accès à des outils technologiques performants dans le domaine de la microscopie photonique et l’analyse d’images. La visualisation de la localisation de molécules d’intérêt ou le suivi de processus dynamiques dans les trois dimensions de l’espace au niveau tissulaire, cellulaire ou subcellulaire est une approche méthodologique supplémentaire dans la compréhension des pathologies humaines. Elle est membre du Réseau d’Imagerie Cellulaire de Paris-Saclay (RIC).

Contacts : Valérie Nicolas (valerie.nicolas@universite-paris-saclay.fr)

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Les chercheurs du Service Hospitalier Frédéric Joliot (CEA/DRF/Institut des Sciences du Vivant Frédéric Joliot, CEA, Orsay) développent des approches d’imagerie permettant d’étudier les effets et la cinétique des médicaments dans l’ensemble des organes du corps humain. Dans ce cadre, la tomographie par émission de positons (TEP) trouve une place prépondérante dans le développement de candidats médicaments. Ces approches d’imagerie pharmacologique reposent principalement sur le suivi de l’expression de biomarqueurs liés à la pathologie dans les tissus cibles. Ainsi, l’utilisation de radioligands spécifiques de cibles pharmacologiques permet de déterminer, de façon indirecte, le taux d’occupation des cibles associé à une dose de médicament donnée. Aujourd’hui, grâce aux progrès de la radiochimie des émetteurs de positons, la production d’analogues chimiques stricts de nombreux médicaments (marquage isotopique) permet d’envisager de nouvelles approches d’imagerie pharmacologique par TEP et d’étudier la cinétique des médicaments au niveau des tissus cibles. Dans cette optique, l’isotope de choix est le carbone-11 (demi-vie : 20,4 minutes) mais aussi parfois le fluor-18 (demi-vie : 109,8 minutes), lorsque le principe actif présente un atome de fluor dans sa structure (voir aussi SHFJ/Radiochimie). La sensibilité de la TEP permet aussi de faire le choix d’administrer des microdoses - quelques microgrammes seulement - ou des doses pharmacologiques du principe actif.

De plus, depuis 2015 le SHFJ dispose d’un appareil hybride (illustration haute), couplant imagerie TEP et imagerie par résonnance magnétique (IRM) particulièrement adapté à l’imagerie pharmacologique (SHFJ/Imagerie préclinique et clinique, in vivo, TEP/IRM). Par rapport au TEP-CT (tomodensitométrie ou scanner X) conventionnel, également disponible au SHFJ (SHFJ/Imagerie clinique, in vivo, TEP/CT), la TEP-IRM permet de limiter l’exposition des sujets aux rayonnements ionisants (pas de contributions de doses de rayons X). Il est également possible d’acquérir simultanément des données structurelles et, dans certains cas, des informations fonctionnelles relatives aux effets du médicament dans les tissus (IRM pharmacologique). Le travail des physiciens médicaux sur l’optimisation des conditions d’acquisition et de reconstruction permet de générer des images dynamiques corps-entier (4D) qui décrivent la cinétique des molécules marquées dans les différents organes.

Depuis quelques années, cette approche d’imagerie multimodale et pharmacologique a été mise à profit pour déterminer l’exposition tissulaire de molécules radiomarquées dans le cadre de protocoles cliniques, notamment celle du glyburide marqué au carbone-11 (11C-glyburide, protocole IsotoPK (Promoteur CEA, ANR-16-CE17-0011-01)). Ce protocole, comme d’autres menés actuellement au SHFJ avec la 11C-buprénorphine ou le 11C-erlotinib par exemple, visent à déterminer l’importance de paramètres pharmacocinétiques sur l’exposition tissulaire et les effets locaux des médicaments chez l’Homme. Exemple choisi avec le 11C-glyburide (illustration basse) qui dévoile sa biodistribution dite corps-entier chez l’Homme (A, imagerie TEP) mais aussi, avec précision, sa distribution dans les différentes régions du cerveau (B, imagerie TEP seule et C, imagerie duale TEP et IRM) (Marie et al., Neurology 2019).

La plateforme SHFJ/Imagerie préclinique et clinique, in vivo, TEP/IRM permet de réaliser des acquisitions simultanées TEP et IRM (3 T) cliniques et précliniques, corps entier, synchronisées ou non à la respiration, statiques ou dynamiques. L’imagerie TEP se fait au moyen de radiotraceurs extérieurs ou produits sur site (SHFJ/Radiochimie). Les compétences sont disponibles pour l’analyse et l'interprétation des données pharmacocinétiques en regard de données d’imagerie multimodale acquises au SHFJ ou dans d'autres centres.

Contact : nicolas.tournier@cea.fr

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La plateforme d'imagerie du cerveau humain à très haute résolution temporelle par électroencéphalographie (CIAMS/EEG) située à l’UFR STAPS, est utilisée pour des projets de recherche s’inscrivant dans le domaine des neurosciences cognitives et comportementales. Rattachée à l’équipe ‘’Mouvement Humain, Adaptation et Performance Sportive’’ (MHAPS), elle est aussi l’une des cinq plateformes que compte à ce jour le CIAMS (Laboratoire Complexité, Innovation, Activités Motrices et Sportives). Deux champs d’investigations scientifiques sont particulièrement portés par MHAPS et notre plateforme : Un premier, qui a pour objectif d’identifier les déterminants d’une interaction naturelle avec un personnage virtuel (avatar) exprimant des émotions, et un deuxième, visant à étudier les bases neurofonctionnelles du mouvement humain et de la plasticité sensorimotrice.

Retour sur une utilisation récente de la plateforme CIAMS/EEG. Si 12 heures d’immobilisation du membre supérieur suffisent pour induire une réorganisation du cortex sensorimoteur et perturber la coordination et la précision d’un mouvement de pointage (Huber et al., 2006, Nat Neurosci), d’autres travaux ont spécifiquement démontré l’impact d’une immobilisation de courte durée (24h-48h) sur la capacité à se représenter mentalement un mouvement impliquant le membre immobilisé (e.g., Toussaint & Meugnot, 2013, J Exp Psychol Learn Mem Cogn). Ces résultats sont par ailleurs en accord avec le postulat d’une équivalence fonctionnelle entre la pratique physique et l’imagerie motrice (IM), tant sur le plan des processus cognitifs engagés que de l’activité cérébrale (Jeannerod, 2001, NeuroImage ; Hardwick et al., 2018, Neurosci Biobehav Rev). Plus récemment, notre plateforme a contribué à une nouvelle étude originale dans ce contexte (Meugnot, Cagnard & Boutin, en préparation). L’originalité de notre étude a été d’utiliser une tâche d’IM, consistant à s’imaginer faire un mouvement sans l’exécuter physiquement, afin d’évaluer l’effet d’une restriction sensorimotrice (i.e., immobilisation du membre) sur les réorganisations corticales au niveau du cortex sensorimoteur controlatéral au membre immobilisé. Nos résultats indiquent qu’une période d’inactivité de 48 h du membre supérieur suffit pour détériorer la performance dans une tâche d’IM qui requiert la simulation du membre immobilisé. Cette baisse de performance est associée à une réduction de l’activité cérébrale (enregistrée au moyen de l’EEG) au niveau du cortex sensorimoteur, et spécifiquement sur l’hémisphère cérébral contrôlant le membre immobilisé.

La plateforme CIAMS / EEG est utilisée à des fins de recherche fondamentale et appliquée en neurosciences cognitives et comportementales chez l'homme adulte sain. L'enregistrement du signal EEG peut également être couplé à des mesures électrophysiologiques (e.g. EMG, activité électrodermale) pour des enregistrements simultanés et complémentaires.

Contacts : Aurore Meugnot (aurore.meugnot@u-psud.fr) ; Arnaud Boutin (arnaud.boutin@u-psud.fr)

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C’est au Service Hospitalier Frédéric Joliot (SHFJ) du CEA à Orsay (DRF/Institut des Sciences du Vivant Frédéric Joliot), dans l’UMR d’Imagerie Biomédicale Multimodale Paris-Saclay BIOMAPS, que la magie opère. Là-bas, à l’abri des regards, la plateforme de radiomarquage (SHFJ/Radiochimie) met en œuvre une étrange alchimie : elle transforme un simple atome radioactif en un outil diagnostique puissant pour l’imagerie tomographique à émission de positons (TEP). Que ce soit avec du carbone-11 (demi-vie 20,4 min) ou du fluor-18 (demi-vie 109,8 min), produits sur place avec un cyclotron médical pour radiomarquer de façon covalente de petites molécules, ou avec du zirconium-89 (demi-vie 78,4 heures) complexé avec des « biologics » (protéines, anticorps), une myriade de radiotraceurs est mise à la disposition de la science. Oncologues, neurologues, pharmaciens, biologistes se précipitent pour étancher leur soif de recherche, qu’elle soit biomédicale (chez l’Homme) ou préclinique (sur petits et gros animaux). Marquage isotopique de médicaments, traceurs de la neuroinflammation, des agrégats protéiques ou des récepteurs neuronaux, métabolisme et hypoxie tumorale, imagerie de l’infection… Voilà une liste non exhaustive des prouesses réalisées par la plateforme de radiochimie du SHFJ, à votre service. Equipées de 4 automates de synthèses, d’un laboratoire de contrôle qualité et d’une radiopharmacie toujours de garde, les petites fées de la plateforme sont parées pour exhausser vos souhaits. D’autant que la famille s’agrandit. En 2020, un nouveau laboratoire de production de radiopharmaceutiques en salle blanche verra le jour, doublant la capacité de production actuelle. De quoi ravir toute demande en radiotraceurs et radiopharmaceutiques originaux pour faire de l’imagerie TEP, l’outil diagnostique et pronostique par excellence.

Vous êtes intéressés mais vos activités semblent trop éloignées d’Orsay ? Pas de panique ! Grâce à notre service de livraison Express, nous livrons à domicile ces produits de qualité pharmaceutique en un temps record.

La plateforme de Radiochimie du SHFJ (SHFJ / Radiochimie) a pour vocation de synthétiser des radiotraceurs pour la recherche biomédicale, en particulier pour l’imagerie par tomographie d’émission de positons, à partir d’émetteurs de positons produits sur site (Carbone 11, Oxygène 15, Fluor 18) ou importés (par exemple Zirconium 89).

Contact : fabien.caille@cea.fr

La plateforme Chimie-Métabolisme-Métabolome de l’Observatoire du Végétal de l’Institut Jean-Pierre Bourgin (IJPB), à l’INRAE de Versailles, propose l’analyse de petites molécules aux différentes équipes de recherche en biologie des plantes de Paris-Saclay et au-delà. Dotée d’une solide expérience en métabolomique des plantes par GC-MS, elle met aussi en place des développements méthodologiques pour l’analyse métabolomique non ciblée par LC-MS/MS haute résolution.

Exemple choisi : Entamée dans le cadre d’un projet collaboratif d’étude de l’interaction blé/rhizosphère, cette méthodologie implique une standardisation de plusieurs méthodes combinées d’extraction, d’analyse et de traitement des données. L’utilisation de traitement automatique de ces données (Mzmine) et de réseaux moléculaires (MetGem) a permis dans un premier temps de discriminer et d’identifier divers composés différenciant les interactions entre différents génotypes et bactéries de la rizhosphère. Forte de cette expérience, la plate-forme s’est engagée dans un nouveau projet, intitulé « Holoviti », et porté par l’UMR Agroécologie (INRA de Dijon et Université de Bourgogne). Celui-ci vise à étudier la vigne en tant qu’holobionte, c’est-à-dire en considérant l'association entre le végétal (hôte) et les microorganismes associés, dont le fonctionnement est influencé par la dynamique de leur interaction. L’association des résultats GC-MS et LC-MS haute résolution permettra d’avoir une vue très large des différences métabolomiques des divers holobiontes (pour des plantes saines ou dépérissantes) étudiés.

Cette approche métabolomique bénéficiera à court terme aux projets étudiant les interactions entre organismes (plantes/plantes mais aussi plantes/microorganimes) en cours au sein de Paris-Saclay et sera notamment bénéfique au projet « Métabolites Spécialisés » de l’EUR SPS.

La plate-forme Chimie-Métabolisme-Métabolome propose la quantification, la caractérisation et l'identification de composés chimiques du végétal : les hormones végétales et autres molécules signalisantes, les métabolites primaires (sucres, acides aminés, acides organiques) ou secondaires (flavonoïdes, caroténoïdes, sphingolipides, glucosinolates...), ainsi que les composés issus de la biomasse végétale (paroi végétale, polyphénols...). Elle s'appuie sur l'expertise de ses agents en analyse de chimie du végétal, et sur des appareils de chromatographie, notamment couplés à la spectrométrie de masse (GC-MS, UPLC-MS/MS, UPLC-Q-TOF). La plateforme a noué plusieurs collaborations industrielles ces dernières années (LVMH, Syngenta, Nestlé, Sederma).

Contact : François Perreau (francois.perreau@inra.fr); Gregory Mouille (gregory.mouille@inra.fr)

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La plateforme d’imagerie cellulaire de l’INSERM UMR-S 999 se trouve sur le site de l’Hôpital Marie Lannelongue au Plessis-Robinson. L’axe principal de recherche de l’unité qui l’héberge est l’étude de l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP), de la physiopathologie à l’innovation thérapeutique. L’HTAP est une maladie pulmonaire rare et sévère qui est définie par une élévation des pressions sanguines au niveau de l’artère pulmonaire (>20mmHg, au repos). D’un point de vue physiopathologique, l’HTAP se caractérise par l’obstruction des artères pulmonaires de calibre inférieur à 500 µm. Ce remodelage vasculaire pulmonaire entraine une augmentation des résistances vasculaires pulmonaires conduisant à une hypertrophie cardiaque droite puis à terme à une insuffisance cardiaque. Il n'existe actuellement aucun traitement curatif.

Exemple choisi de développement. Afin de mieux comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires à l’origine de ce remodelage vasculaire pulmonaire, la plateforme d’imagerie cellulaire a mis au point, en collaboration avec la plateforme MIMA2 (INRA, Jouy-en Josas), une méthode originale et simplifiée de la microscopie corrélative permettant i) de sélectionner une artère pulmonaire d’intérêt en microscopie photonique et ii) de suivre à l’échelon ultra-structural en microscopie électronique par transmission les modifications de localisation de protéines d’intérêt. Les travaux menés sur notre plateforme ont notamment permis de démontrer, grâce à cette méthodologie, que la transition endothéliale-mésenchymateuse (changement phénotypique des cellules endothéliales) participait au remodelage vasculaire pulmonaire observé dans l’HTAP (Ranchoux et al., Circulation 2015) et que le canal potassique KCNK3 était moins exprimé par les cellules musculaires lisses des artères pulmonaires remodelées et absent de la membrane plasmique (Antigny et al., Circulation 2016). Cette technique a fait l’objet d’une brève description lors de l’European Microscopy Congress, à Lyon en 2016 (C. Login-Péchoux et al, Simple CLEM method to asses rare pulmonary vascular remodeling)

La plateforme d’imagerie cellulaire de l’INSERM UMR-S 999 est équipée d’outils basés sur l’imagerie photonique (imagerie calcique, microdissection laser, électrophysiologie, imagerie confocale) permettant l’identification, la localisation de molécules d’intérêt à l’échelle génomique, transcriptionnelle et protéique et le suivi de processus dynamiques intra- ou extra-cellulaires. En 2019, l'obtention d'un financement par le département Sciences de la Vie de l’Université Paris-Saclay (AAP SDV "Petit Equipement de Laboratoire") a permis le renouvellement de notre source de fluorescence destinée principalement à l’imagerie calcique (Fura-2AM ou Fluo-4/3AM). Ce système est associé à un changement de longueur d’onde d’excitation plus rapide que notre ancien monochromateur (de l’ordre de la micro seconde) permettant un suivi plus fin des signaux de fluorescence émis par les cellules. De plus, le recours à des LEDs comme source de lumière permet de s’affranchir de tout mouvement mécanique susceptible de se dérègler ou de s’user entrainant une meilleure reproductibilité expérimentale.

Contacts : Fabrice Antigny (fabrice.antigny@u-psud.fr); Catherine Rucker-Martin (catherine.rucker-martin@u-psud.fr); Raphaël Thuillet (raphael.thuillet@u-psud.fr)

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Légende figure : Composition bactérienne du microbiote de poulet par séquençage 16S et quantification de bactéries d’intérêt par ddPCR : Salmonella enteritidis chez le poulet et Escherichia coli dans un lysat protéique complexe.

Exemple choisi : Le poulet est porteur sain de Salmonella enterica (SE), bactérie responsable d’intoxications alimentaires majeures. Dans le cadre de ses recherches, l’équipe GeMS de GABI (UMR 1313 - Génétique Animale et Biologie Intégrative) souhaite diminuer le portage de salmonelles, et ceci via 2 stratégies : la première, vise à améliorer la résistance au portage des salmonelles, et pour cela une quantification précise de la présence de cette bactérie dans l’intestin du poulet est requise ; la deuxième, vise à moduler la composition du microbiote de ce poulet. Un modèle animal original est disponible à l’INRA avec deux lignées consanguines divergentes, lignée N plus résistante que lignée 6 au portage (voir illustration ci-dessus). Après infection de 220 animaux par la bactérie, le contenu du caecum a été prélevé et l’ADN extrait. Le séquençage 16S a alors été réalisé par @BRIDGe sur son MiSeqMC (Illumina) et a permis de montrer une différence très significative de composition du microbiote entre les 2 lignées, qui se différencient sur plus de 390 unités taxonomiques. Une différence a aussi été trouvée entre porteurs faibles ou forts de Salmonella enterica au sein de la lignée 6, ouvrant ainsi la voie à une meilleure compréhension du rôle du microbiote sur le portage. De plus, grâce à l’utilisation de PCR digitale (Droplet DigitalTM PCR ou ddPCR, BioRad), @BRIDGe a pu démontrer avec certitude que les animaux résistants au portage (lignée N) ne présentaient aucune copie d’ADN de Salmonella enterica dans leur caecum (voir aussi illustration, les points bleus représentent les gouttelettes où le gène ciblé a été amplifié).

A la différence des techniques classiques de qPCR, la ddPCR permet une quantification absolue de quelques copies d’ADN avec une fiabilité surprenante ! Cette haute précision de la PCR digitale et sa robustesse ont aussi été utilisées pour permettre à un industriel français de quantifier l’ADN bactérien Gram négatif (probablement Escherichia coli) présent dans un lysat industriel de nature inconnue de la plateforme. Avec l’appui des experts en microbiologie de l’unité MICALIS (INRA, Jouy-en-Josas), nous avons défini un protocole ddPCR de quantification des bactéries Gram négatif qui a été validé sur des échantillons témoins de bactéries E. Coli et appliqué ensuite avec succès à la quantification de ces bactéries dans le lysat industriel sur la base d’une simple gamme de dilution (illustration). La détection et quantification de bactéries Gram négatif en milieu complexe est aujourd’hui proposée en prestation de service.

Ce travail a fait l’objet d’une communication orale lors du 11th European Symposium of Poultry Genetics, symposium qui s’est tenu à Prague (République Tchèque) les 23, 24 et 25 octobre 2019 (Cazals A et al., A combined analysis of genetic and microbial factors determining resistance to Salmonella carriage in chicken).

L’offre de services et d’équipements de la plateforme @BRIDGe (animal Biological Resources for Integrated and Digital Genomics, Domaine de Vilvert, Centre INRA de Jouy-en-Josas), intègre la conservation de l’échantillon biologique et son analyse au niveau moléculaire, cellulaire ou tissulaire. Les domaines d’activité sont la génomique structurale et fonctionnelle, la microgénomique (analyse génomique à l’échelle cellulaire), l’analyse morphologique. Le Centre de Ressources Biologiques permet une gestion sécurisée des échantillons, leur caractérisation et leur distribution, ainsi que la fourniture de procédures expérimentales et d’outils pour l’analyse des données. La biobanque et certains équipements de génomique font partie de l’infrastructure nationale CRB-Anim soutenue par le programme ‘Investissements d’Avenir’ de 2012 à 2019. @BRIDGe a un partenariat avec la société Excilone qui lui permet d’accéder aux technologies de pointe dans le domaine de la microgénomique (instruments, analyse genomique tissus FFPE, exosomes, etc.). La plateforme @BRIDGe est certifiée ISO 9001:2015 et NFS 96 900 pour sa partie biobanque. La biobanque a été labellisée ISC (Infrastructure Scientifique Collective) par l’INRA en 2018.

Contact : Michèle Tixier-Boichard (michele.boichard@inra.fr), Claudia Bevilacqua (claudia.bevilacqua@inra.fr)

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