Life Sciences Université Paris-Saclay

The mammalian sperm is one of the most dynamic and specialized cells, which depends on specialized intracellular structures for its functioning. The genesis of sperm is a highly regulated, multi-step process, which, if perturbed, often leads to male infertility. The microtubule cytoskeleton plays an integral part at every stage of sperm development.

In a recent paper published in the Journal of Cell Science, researchers from the Institut Curie, CNRS UMR3348 and University Paris Saclay in Orsay highlight the importance of posttranslational modification of microtubules in regulating sperm development in mice: perturbation of microtubule modification results in total sperm loss and male infertility in mice.

In their study, the group of Carsten Janke demonstrates that deregulation of a key tubulin posttranslational modification, polyglutamylation, leads to perturbations in every step of spermatogenesis. They generated a mouse model that lacked the enzyme (CCP5); a deglutamylase that removes glutamate residues initially added by posttranslational glutamylation. This mouse shows higher levels of tubulin polyglutamylation in testes. This perturbation led to the absence of mature sperm in males. In this mouse model, developing sperm cells fail to rearrange their intracellular contents, present disorganized arrays of microtubules, end up with increased number of centrioles and often lack flagella, which are essential for the sperm to move. All these phenotypes show that the development of sperm is grossly perturbed, thus leading to male infertility.

This study opens the possibility that tubulin posttranslational modifications could also govern the development of functional sperm cells in humans, and could one day constitute a therapeutic target to tackle this group of disorders.

Contact: Carsten.janke@curie.fr or sudarshan.gadadhar@curie.fr

Les saisons s'enchaînent, la parole suit un flux de mots, il pleut souvent quand les nuages s'amoncellent : notre environnement a une forte structure temporelle. Pour comprendre son environnement, le cerveau doit donc extraire les informations pertinentes de séquences d'observations. Dans une étude parue dans eLife, Maxime Maheu, Stanislas Dehaene et Florent Meyniel étudient comment le cerveau humain se représente les aspects les plus élémentaires d'une séquence : Quels sont les événements fréquents ? Comment se succèdent-ils ?

Dans leur étude, des participants adultes écoutaient une succession plus ou moins aléatoire de deux sons dans un magnétoencéphalographe, une machine capable de détecter des changements très rapides de l'activité cérébrale. Les auteurs montrent que l’activité cérébrale évoquée par chaque son est modulée par le niveau de surprise que ce dernier induit, et que l'on peut quantifier d’un point de vue statistique. Leur analyse décèle une succession de processus. L’activité induite rapidement par un son reflète le calcul de statistiques simples (comme la fréquence relative de sons), estimées à partir d'observations récentes et anciennes. Au contraire, l’activité cérébrale plus tardive reflète le calcul de statistiques plus complexes (les probabilités de transition entre les sons) et estimées à partir des observations récentes seulement. Ces résultats montrent que le cerveau est équipé de plusieurs systèmes spécialisés dans le calcul de statistiques de différentes natures, lui permettant vraisemblablement d’être sensible à de multiples régularités temporelles, du rapide flux de parole jusqu'au lent cycle des saisons.

Contact : maheu.mp@gmail.com et florent.meyniel@gmail.com 

De nombreux processus pathologiques sont orchestrés par des protéines qui s’associent à la périphérie des membranes, mais ces protéines sont le plus souvent réfractaires aux inhibiteurs classiques qui agissent en bloquant leur capacité à établir des interactions. Jacqueline Cherfils et son équipe au sein du LBPA (ENS Paris-Saclay, LabEx LERMIT) ont mis en évidence qu’une inhibition efficace et sélective de l’activité de ces protéines peut être obtenue en abordant le problème à l’envers, c’est-à-dire en stabilisant leur interaction avec la membrane dans une configuration incompatible avec l’activité biologique. Cette étude vient d'être publiée dans Nature Chemical Biology.

Les petites GTPases sont des « interrupteurs moléculaires » qui régulent une multitude de fonctions cellulaires majeures, telles que la transduction des signaux, le trafic membranaire et la motilité des cellules. Le revers de cette polyvalence est que ces protéines sont défectueuses ou détournées de leurs fonctions dans de nombreuses pathologies telles que les cancers, les infections ou les maladies cardiovasculaires. Pour fonctionner, ces protéines sont recrutées à la surface des membranes intracellulaires, où elles sont activées par des facteurs d’échange nucléotidiques (les GEF), qui sont eux-mêmes régulés par les membranes. Les petites GTPases et leurs régulateurs représentent ainsi un véritable cas d’école pour l’inhibition des interactions protéine-membrane dans un contexte à fort potentiel d’innovation thérapeutique.

Cette étude rapporte la caractérisation d’une petite molécule, nommée Bragsin, qui exploite un mécanisme inédit pour inhiber l’activation de la petite GTPase Arf par son GEF BRAG2 à la surface des membranes in vitro et in vivo. La structure cristallographique de l’inhibiteur fixé à BRAG2, combinée à des mesures d’inhibition in vitro avec des protéines purifiées et des membranes artificielles, montre que l’inhibiteur agit en se fixant au site par lequel le GEF s’associe à la membrane. De façon remarquable, l’inhibiteur n’empêche pas la fixation du GEF à la membrane mais se glisse à l’interface entre la protéine et les lipides membranaires (Figure), ce qui perturbe l’orientation du GEF vis-à-vis de la membrane, désajuste son interaction avec la petite GTPase et empêche son activation. La molécule Bragsin inhibe l’activation d’Arf par BRAG2 in vivo, induisant la dispersion d’un compartiment cellulaire, le réseau trans-Golgien, et affectant la formation de structures pluricellulaires tridimentionnelles, les sphéroïdes tumoraux, par des cellules de cancer du sein. Bragsin, qui a fait l’objet d’un dépôt de brevet, est donc à l'avant-garde d'une nouvelle classe de molécules qui modifient les interactions protéine-membrane sans induire de dissociation.

Contact :  jacqueline.cherfils@ens-cachan.fr ou mahel.zeghouf@ens-paris-saclay.fr

Les larves de drosophiles ont-elles la machinerie neuronale pour éviter les vents forts, ou se déplacent-elles simplement là où la brise les prend?

Une équipe dirigée par Tihana Jovanic, chercheuse au Howard Hughes Medical Institute (USA) dans le laboratoire de Marta Zlatic, et maintenant chef d'équipe à l'Institut des Neurosciences de Paris-Saclay (Neuro-PSI), a répondu à cette question en étudiant la navigation de larves de drosophiles soumises à des vents dans une arène expérimentale.

Le travail, publié le 7 février 2019 dans le journal Current Biology, est le premier à examiner la neurobiologie des larves de drosophiles lorsqu'elles naviguent dans des gradients de vitesse de vent et décrit les stratégies comportementales utilisées par les larves pour éviter le vent. En particulier, l'étude révèle sept neurones impliqués dans la réponse d'évitement à des vents forts, ainsi que deux voies sensoriels dans des endroits différents du système nerveux.

Contact : Tihana.Jovanic@cnrs.fr

Déterminer pour chaque femme atteinte d’un cancer du sein la façon dont il va évoluer permettrait de leur proposer des innovations thérapeutiques adaptées. Une étude menée par des chercheurs de l’Université Paris-Saclay, en collaboration avec le Peter MacCallum Cancer Centre à Melbourne (Australie) sur une cohorte de femmes atteintes d’un cancer dit triplement négatif vient d’être publiée dans la première revue internationale de cancérologie clinique, Journal of Clinical Oncology.

Contact : stefan.michiels@gustaveroussy.fr

Le microbiote vaginal pourrait moduler la susceptibilité vis-à-vis de plusieurs infections sexuellement transmissibles (IST), telles que le papillomavirus humain (HPV), Chlamydia trachomatis, Neisseria gonorrhoeae et Mycoplasma genitalium. L’infection persistante par un HPV cancérigène est un prérequis pour le cancer du col de l’utérus, et les infections génitales par C. trachomatis, N. gonorrheae et M. genitalium sont toutes associées aux infections génitales hautes (endométrite et salpingite principalement) et à des problèmes d’infertilité par la suite. Peu de consensus se dégage de la littérature au sujet de l’association entre ces infections et le microbiote vaginal, du fait des diverses techniques de caractérisation de la flore vaginale et des schémas d’étude proposés.

Dans une méta-analyse sur le sujet réalisée par une équipe INSERM/UVSQ de l’UMR 1181 B2PHI à l’UFR de Médecine de Montigny-le-Bretonneux et qui vient d’être publiée dans Clinical Microbiology and Infection, les chercheurs ont recherché sur Medline et le Web of Science tous les articles publiés entre 2000 et 2016 présentant une mesure d’association entre microbiote vaginal et l’une des IST considérées, dans des populations de femmes, en se limitant au diagnostic moléculaire des IST.

En dichotomisant la flore vaginale en deux grandes catégories (non-dominé-par-Lactobacillus vs dominé-par-Lactobacillus) sur la base du séquençage de l’ARNr 16S bactérien, ou du score de Nugent, ou des critères d’Amsel, les chercheurs ont mis en évidence des tendances par IST. Les mesures d’association pour HPV s’étendent de 0.6 (IC95% 0.3–1.2) à 2.8 (IC95% 0.3–28.0) et de 0.7 (IC95% 0.4–1.2) à 5.2 (IC95% 1.9–14.8) pour C. trachomatis, avec une moyenne significativement supérieure à 1 dans les deux cas, indiquant que les résultats convergent vers l’existence d’une association entre ces IST et une flore vaginale non-dominée par Lactobacillus spp. L’hétérogénéité des résultats semble liée principalement à la zone géographique des études, à la méthode de caractérisation de la flore vaginale (pour HPV) et aux catégories d’âge étudiées (pour C. trachomatis). Pour N. gonorrheae, en moyenne aucune association n’a été mise en évidence, soit qu’elle n’existe pas, soit que trop peu d’études l’aient mesurée ou dans des populations d’études trop petites. Enfin pour M. genitalium, seules quatre études ont abordé cette question.

En bref, ces résultats soutiennent un rôle protecteur d’une flore vaginale dominée par des Lactobacillus vis-à-vis de HPV et C. trachomatis, bien que de plus amples études longitudinales soient nécessaires pour déterminer précisément si la flore vaginale prédispose à l’infection ou si l’infection elle-même modifie la flore vaginale.

Légende de la figure : A. Mesures d'association entre flore vaginale non dominée par des Lactobacillus et infection par HPV, B. Mesures d'association entre flore vaginale non dominée par des Lactobacillus et infection par Chlamydia trachomatis.

Contact : jeanne.tamarelle@uvsq.fr

Des chercheurs de l’université Paris Sud, du CNRS, de l’INSERM et de l’APHP ont collaboré avec trois équipes de chercheurs portugais et italiens dans le cadre du projet ANR international Cardio-BDP. Ils ont élaboré un régime alimentaire supplémenté en 5 baies, caractérisé leur contenu en polyphénols et étudié leur métabolisation chez le rat au niveau de différents organes et fluides (foie, rein, cerveau, plasma, urine et cœur) indiquant ainsi la possibilité d’effets systémiques.

Une étude de la fonction cardiaque menée au sein de l’UMR-S 1180 INSERM/UPSud/LabEx LERMIT a montré qu’après 9 semaines de ce régime alimentaire enrichi en baies, des rats Dahl hypertendus ne développaient pas insuffisance cardiaque ou étaient moins atteints. Grâce à une collaboration avec la plateforme de protéomique de l’Institut Cochin, une analyse du protéome global du ventricule gauche a révélé une surexpression de certaines protéines contrôlant la cytoarchitecture du cardiomyocyte dont la protéine CSRP3. Les chercheurs ont ensuite pu démontrer in vitro sur des cardiomyocytes néonataux de rats que cette protéine contrôlait l’hypertrophie cellulaire et qu’elle était régulée par des polyphénols purs comme le resvératrol et des métabolites circulant comme le 4-methylcatechol sulfate.

Les polyphénols ont également protégé les rats d’une dysfonction rénale via l’aquaporine 1 et de la fibrose aortique, mais les mécanismes cellulaires et moléculaires restent à élucider.

Ces travaux menés par Catherine Brenner et ses collaborateurs ont été publiés dans la revue Journal of Nutrional Biochemistry.

Contact : catherine.brenner@u-psud.fr

En plein cœur de la chimie marine, la famille des alcaloïdes guanidiniques cycliques complexes fascinent les chimistes depuis longtemps. Dans un travail collaboratif publié récemment dans Angewandte Chemie, et impliquant des chercheurs du laboratoire BioCIS (UMR 8076 Cnrs/UPSud, LabEx LERMIT) à la Faculté de Pharmacie de Châtenay-Malabry, une nouvelle hypothèse de biosynthèse a été formulée pour ces structures naturelles en particulier les crambescines. Le projet a permis non seulement de valider les hypothèses par marquage isotopique sur une éponge marine modèle mais aussi de vérifier la faisabilité chimique par une synthèse bio-inspirée efficace. Un retour d’expérience des études de chimie a même permis d’affiner l’hypothèse de biosynthèse. Un schéma cohérent expliquant la formation des squelettes et les niveaux de diversité des crambescines, crambescidines et batzelladines est aujourd’hui proposé.

Contact : erwan.poupon@u-psud.fr ou laurent.evanno@u-psud.fr

La radiomique désigne le domaine de recherche consistant à extraire un grand nombre de caractéristiques à partir d’images médicales et à concevoir des modèles, statistiques ou par apprentissage, combinant ces caractéristiques pour expliquer des mécanismes physiopathologiques ou prédire, par exemple, la réponse à un traitement. Les modèles radiomiques se heurtent cependant à la grande variabilité des paramètres d'acquisition des images et des équipements, qui induit des variations très significatives des caractéristiques radiomiques. Ainsi, un modèle prédictif établi à partir des données d’un centre d’imagerie s’avère généralement peu performant quand il est appliqué à des données émanant d’un autre centre. Le laboratoire d’ Imagerie Moléculaire In Vivo (IMIV, UMR 1023, Service Hospitalier Frédéric Joliot, CEA, Orsay) a proposé de corriger cet effet « centre » au moyen d’une approche initialement décrite pour traiter de la variabilité entre expériences impliquant des puces à ADN. D’abord étudiée avec succès pour l’imagerie de tomographie d’émission de positons (Orlhac et al. 2018), cette approche vient d’être validée pour la tomodensitométrie dans un article paru dans Radiology. Un atout de la méthode réside dans sa facilité de mise en œuvre a posteriori, sans avoir à ré-analyser les images ni à caractériser finement la réponse des imageurs. Comme souligné par l’éditorial qui accompagne la publication, ce travail ouvre la voie à la réalisation d’études radiomiques multicentriques de grande envergure.

Légende de la figure : Effet de l’harmonisation de caractéristiques radiomiques pour compenser les variations liées à l’usage de différentes épaisseurs de coupe en tomodensitométrie. Avant harmonisation, le paramètre « homogénéité » prend des valeurs qui dépendent de l’épaisseur de coupe, tandis qu’après harmonisation, toutes les valeurs deviennent comparables.

Contact : Irene.buvat@u-psud.fr

Therapeutic progresses blocking virus replication and restoring the immune system have significantly improved life conditions and expectancy of individuals infected with the human immunodeficiency virus (HIV-1). Overall, the incidence of malignancies affecting this population has returned to normal, except for some lymphomas, in particular Burkitt lymphoma which is a malignant proliferation of B lymphocytes. This was intriguing since HIV does not infect B lymphocytes. Previously, the laboratory of Dr. Yegor Vassetzky (UMR8126 CNRS/UPSud/Gustave Roussy, Villejuif) has reported that the HIV-encoded Tat protein which remains detectable in the bloodstream of HIV-positive individuals under treatment can penetrate B-cells where it perturbs the nuclear architecture, affects gene expression (Germini et al., 2017) and also induces DNA damage (El Amine et al., 2018).

A study by Sall et al., directed by Dr. Diego Germini, a post-doc in Dr. Vassetzky's laboratory (, has just provided evidence that Tat indeed plays a role in the generation of the chromosomal translocation which is necessary for Burkitt lymphoma to occur. This translocation involves the oncogene MYC and the immunoglobulin heavy chain gene locus (IGH) located on chromosomes 8 and 14, respectively. As now published in the published in the Journal of Cellular Physiology, Tat was found to induce the expression of the AICDA gene in B cells. The AICDA translation product named Activation-Induced Cytidine Deaminase (AID) is a key enzyme which induces DNA damage during the normal process of the IGH internal rearrangements that allow for the maturation of antibodies. Increased levels of DNA damage generated in Tat-incubated B cells would affect the IGH gene locus but also MYC which as published previously is often relocated in immediate proximity to IGH in such B-cells incubated with Tat in vitro (Germini et al., 2017). Such double strand breaks occurring simultaneously in both IGH and MYC trigger a process which can lead to an erroneous DNA repair rearranging chromosomes 8 and 14 with one another and resulting in the t(8;14) translocation which is the hallmark of Burkitt lymphoma.

From these experiments, it can be concluded that Tat alone can be held responsible for the persistently increased risk of occurrence of Burkitt lymphoma development in HIV-infected individuals.

Figure legend: Top. Key authors of the paper Diego Germini and Fatimata Bintou Sall. Bottom. HIV‐1 Tat activates the expression of Activation‐Induced Cytidine Deaminase whose physiological function is to create double‐strand breaks for immunoglobulin gene maturation in B‐cells. The capacity of Tat to spontaneously penetrate B‐cells could be sufficient to favor the occurrence of MYC‐IGH oncogenic rearrangements during erroneous repair, a plausible cause for the increased incidence of Burkitt lymphoma in the HIV‐infected population.

Contact : yegor.vassetzky@cnrs.fr

During morphogenesis, patterning, the definition of functional subdomains, has to be strictly coordinated with growth. Such a coordination can be achieved in animals through the production of diffusible signals, or morphogens, that can both regulate proliferation and determine different cell fates in a concentration-dependent manner. These morphogens are produced by specific groups of cells, called organizers, that are often located at the boundary between domains with different identities. Morphogenesis in plants differs from animal development by several aspects, as for instance no cell migration and only little cell death occur. Furthermore, the existence of morphogens in plants is still questioned.

A recent report in PLoS Genetics led by a group from the Institut Jean Pierre Bourgin (IJPB, INRA Versailles) addresses the way boundary domains control plant morphogenesis. As a model of plant boundary domain function, the authors used tooth formation at the Arabidopsis leaf margin controlled by the CUC2 transcription factor. They manipulated the expression of this gene using an inducible gene expression that allowed restoration of CUC2 expression in its own domain at different developmental stages and for different durations, and followed the effects on patterning and growth. In parallel, they performed morphometrics and gene expression quantification in different backgrounds. Together they showed that while CUC2 is required for patterning it is dispensable for sustained growth of the teeth, acting as a trigger for growth by the activation of three functional relays. These relays are activated at different positions along the leaf margin and for different durations but interact to promote tooth growth.

Together, this work reveals a genetic and molecular network that allows coordination of patterning and growth by CUC2-defined boundaries during morphogenesis at the leaf margin, a conceptual model that can be extended to the role of boundary domains in other plant organs.

Contact : patrick.laufs@inra.fr

Les femmes atteintes d’un cancer du sein dit triple négatif ne bénéficient malheureusement pas de manière équivalente des progrès réalisés dans la prise en charge de ces cancers en général. Déterminer pour chaque femme la façon dont le cancer va évoluer permettrait de leur proposer des innovations thérapeutiques quand cela est possible. Une étude poolée, publiée dans le Journal of Clinical Oncology, révèle que leur pronostic peut être évalué grâce à un nouveau biomarqueur. L’analyse a été menée à partir des données individuelles de 2 148 patientes issues de 9 études réalisées dans plusieurs pays. L’objectif était d’examiner la valeur pronostique de l’empreinte immunitaire c’est-à-dire la présence de lymphocytes dans l’environnement extracellulaire de la tumeur (stromal tumor-infiltrating lymphocytes ou sTILs) chez les patientes atteintes d’un cancer du sein triple négatif primitif de stade précoce.

Les résultats démontrent que plus le taux de lymphocytes est élevé au moment du diagnostic, meilleure est la survie de ces patientes après une chimiothérapie adjuvante à base d'anthracycline. Ils soutiennent l’intégration du calcul du score biomarqueur sTILS dans un modèle pronostique pour les patientes atteintes d’un cancer du sein triple négatif de stade précoce. L’outil de calcul du score du biomarqueur est mis gratuitement à la disposition de la communauté médicale (https://www.tilsinbreastcancer.org/prognosis-tool/).

L'étude a principalement été menée par l’équipe Oncostat à Gustave Roussy (Inserm U1018 CESP, Université Paris-Sud, Université Paris-Saclay), le Service de Biostatistique et d’Epidémiologie à Gustave Roussy et le Peter MacCallum Cancer Centre à Melbourne, Australie (Translational Breast Cancer Genomics Laboratory). Le projet a bénéficié du financement de l’ANR et du CGI (RHU MyPROBE, ANR-17-RHUS-0008).

Contact : stefan.michiels@gustaveroussy.fr

Les bovins représentent des modèles biologiques particulièrement intéressants pour caractériser les bases génétiques de l’adaptation récente aux conditions climatiques. Située à la croisée de plusieurs routes de migration, la Méditerranée représente une zone centrale pour l’échange des populations bovines européennes et africaines. Elle figure de plus parmi les zones qui seront les plus affectées par le réchauffement climatique.

Dans une étude récente parue dans Molecular Ecology, des chercheurs des unités GABI (Génétique Animale et Biologie Intégrative, INRA, AgroParisTech, Université Paris-Saclay, Jouy-en-Josas), SELMET (Systèmes d’Elevage Méditerranéens et Tropicaux, INRA, CIRAD, Montpellier Supagro, Univ. Montpellier, Montpellier) et CBGP (Centre de Biologie et de Gestion des Populations, INRA, CIRAD, IRD, Montpellier Supagro, Univ. Montpellier, Montferrier-sur-Lez) et du consortium GALIMED (regroupant des partenaires algériens, chypriotes, égyptiens, espagnols, français, grecs, italiens et marocains) ont cherché à mieux comprendre l’histoire démographique et adaptative des races bovines locales du pourtour méditerranéen.

Après une analyse de la structuration de la diversité génétique de 21 races en utilisant des données de génotypage denses pangénomiques, plusieurs variants ont été trouvés associés avec des covariables climatiques représentatives des différents sous-types de climat méditerranéen. Les gènes situés à proximité de ces variants sont principalement impliqués dans la thermotolérance, la protection vis à vis des UV, la résistance à certains agents pathogènes et le métabolisme. Plusieurs gènes candidats sérieux ont pu être proposés (p.e. NDUFB3, FBN1, METTL3, LEF1, ANTXR2 et TCF7).

Ces résultats suggèrent que les principales pressions de sélection affectant les bovins en Méditerranée seraient liées aux variations de l'exposition à la chaleur et aux UV, à la disponibilité des ressources alimentaires et à l'exposition à certains agents pathogènes, dont notamment l’agent du charbon bactéridien. De plus, cette étude indique que l'adaptation aux conditions climatiques locales proviendrait de variations génomiques existantes d’origine taurine ou de l'introgression adaptative d'origine indicine, selon l’origine des différentes races étudiées. Pris dans leur ensemble, nos résultats attestent du caractère unique des races bovines méditerranéennes autochtones et plaident pour leur conservation, notamment dans le contexte du changement climatique.

Le Projet GALIMED a été financé par le Métaprogramme ACCAF, INRA.

Contact : laurence.flori@inra.fr ou katayoun.goudarzi@inra.fr

La lumière est vitale pour les plantes mais certaines espèces parviennent à se passer totalement de photosynthèse. Pour comprendre cette transition évolutive, des équipes de l'Institut des Sciences des Plantes - Paris-Saclay (IPS2) et du Muséum National d'Histoire Naturelle (ISYEB) ont étudié des orchidées sauvages mutantes dépourvues de chlorophylle poussant spontanément dans la nature. Dans leur étude parue dans the Plant Journal, les chercheurs ont utilisé des techniques à haut débit pour établir l’expression génétique (transcriptomique) et la diversité des métabolites (métabolomique). La comparaison des mutants albinos aux individus verts des mêmes populations suggère que la perte de l’activité photosynthétique oblige ces plantes à recycler leurs propres tissus et à utiliser les apports en acides aminés et en sucres des champignons mycorhiziens qui colonisent les racines de ces plantes. Cependant, cette capacité à se passer de la lumière ne dépend pas d’un bouleversement du métabolisme de ces plantes. Au contraire,  cette transition se base sur la forte plasticité métabolique des végétaux et sur un apport suffisant de nutriments organiques par leurs champignons mycorhiziens.

Contact : etienne.delannoy@inra.fr  et marc-andre.selosse@mnhn.fr

Pour la plupart, les bactéries sont entourées d’une structure rigide, la paroi, qui leur confère leur forme (bâtonnet, sphère…), d’une part, et, d’autre part, fournit une enveloppe protectrice résistante aux agressions extérieures. Essentielle, cette paroi est la cible de nombreux antibiotiques et les enzymes qu’ils inhibent sont le sujet d’intenses recherches depuis de nombreuses années. Pourtant, la machinerie en charge de la synthèse de la paroi reste peu comprise.

Les protéines MreB, des homologues de l’actine eucaryote, sont des facteurs clés de la synthèse de la paroi. Etudiées depuis près de deux décennies, ces protéines furent initialement décrites comme formant des structures allongées en hélice chez les bactéries en bâtonnet, devenant l’archétype de ce type de structures bactériennes. Depuis 2011, l’utilisation de techniques de microscopie plus performantes (microscopie TIRF et confocale), en montrant l’existence d’amas protéiques de petites tailles, avait remis en cause ce dogme, mettant à bas les modèles de synthèse de la paroi et lançant un débat de plusieurs années.

Afin d’éclairer cette controverse, l’équipe ProCeD de l’institut Micalis (UMR1319-INRA), a étudié les facteurs contribuant à la formation des différents types de structures formées par MreB. Elle a ainsi révélé dans une étude parue dans mBio que celles-ci ne forment pas d’hélice mais des amas discrets qui s’allongent en filaments circulaires à des concentrations artificiellement hautes de MreB. Grâce une approche dite de super-résolution, l’équipe a montré que durant la croissance et à sa concentration naturelle, les amas de MreB forment des filaments nanométriques (donc non résolu en microscopie photonique classique) s’alignant perpendiculairement au grand axe cellulaire. Les propriétés dynamiques de ces nano-filaments permettent de faire de nouvelles hypothèses sur le contrôle de la synthèse de la paroi bactérienne, cible majeur de la lutte antimicrobienne.

Contact : arnaud.chastanet@inra.fr ou Rut.carballido-lopez@inra.fr

Le milieu marin et en particulier les populations et communautés microbiennes constituent des réservoirs de biodiversité et donc des ressources génétiques de choix. Les progrès de l’analyse de séquences génomiques à haut débit en permettent l’exploration.

Des équipes de l’I2BC (département de microbiologie) et de l’Université de Granada (departamento di microbiología), associées à des chercheurs malaisiens (University of Malaya) et chinois (Jiangsu University), ont analysé le génome de souches d’Alteromonas stellipolaris isolées de fermes aquacoles. Cette analyse a permis de comprendre comment ces souches pouvaient réduire fortement la virulence de bactéries marine du genre Vibrio vis-à-vis du corail Oculina patagonica. Cette protection résulte de la capacité d’A. stellipolaris de dégrader des signaux extracellulaires qu’échangent les cellules du pathogène pour contrôler sa virulence en fonction de sa concentration cellulaire (régulation dite quorum sensing).

L’étude a aussi démontré que les souches d’Alteromonas pouvaient constituer des sources d’enzymes d’intérêt biotechnologique, tels que des alginate-lyases utilisées pour la production de biocarburant ou en thérapeutique, des α-amylases importantes pour les industries alimentaires, ou des chitinases utilisées pour le traitement des déchets de chitine. Une des souches analysées produit aussi du fucose, en tant que composant abondant de son polysaccharide extracellulaire, un composé recherché en cosmétologie et pharmacologie. Une seconde souche héberge un groupe de gènes d’organisation jusque-là inconnue, permettant la synthèse non ribosomique d’un ou de plusieurs peptides, démontrant ainsi que le milieu marin est une source de composés bioactifs encore sous-explorée.

Contact : yves.dessaux@i2bc.paris-saclay.fr ou marta.torres-bejar@i2bc.paris-saclay.fr

Bien que les principaux réseaux cérébraux soient déjà en place à la naissance, d’intenses changements microstructurels se produisent dans le cortex du nourrisson avec le développement des connexions intra-corticales, la synaptogenèse, la myélinisation, etc. Alors que ces processus sont concomitants avec les développements sensorimoteurs et cognitifs de l’enfant, leur déroulement n’a été que peu étudié in vivo au cours de la première année postnatale. Dans une récente étude publiée dans NeuroImage, des chercheurs de NeuroSpin (Institut des sciences du vivant Frédéric Joliot, CEA de Saclay) ont considéré différentes approches pour cartographier la maturation corticale en imagerie par résonance magnétique (IRM) chez des nourrissons sains âgés de 1 à 5 mois. Ils se sont focalisés sur des paramètres quantitatifs qui varient avec la microstructure : les temps de relaxation longitudinale et transversale, la diffusivité parallèle issue du tenseur de diffusion. Les cartes correspondantes ont tout d’abord été analysées de façon indépendante, révélant que chaque paramètre a sa propre temporalité de maturation entre régions cérébrales et au cours du développement. Pour pallier aux limites d’interprétation de ces analyses, les chercheurs ont considéré dans un second temps une approche multiparamétrique basée sur un algorithme de clustering, leur permettant d’analyser les paramètres conjointement et de tirer profit de leur complémentarité. Cela leur a permis de mettre en évidence des différences de maturation, spatiales et temporelles, à l’échelle de chaque nourrisson et du groupe. En bon accord avec les références post mortem sur le sujet, cette étude propose des marqueurs in vivo de la maturation corticale, qui pourront être corrélés à l’avenir avec les acquisitions fonctionnelles du bébé.

Contact : jessica.lebenberg@gmail.com et jessica.dubois@cea.fr

Artificial proteins binding any predefined “target” protein can now be efficiently generated using combinatorial libraries based on robust protein scaffolds. αRep is such a family of artificial proteins, based on an α-solenoid protein repeat scaffold. The low aggregation propensity of the specific “binders” generated from this library opens new protein engineering opportunities such as the creation of biosensors within multidomain constructions. Here, we have explored the properties of two new types of artificial bidomain proteins based on αRep structures. Their structural and functional properties are characterized in detail using biophysical methods. The results clearly show that both bidomain proteins adopt a closed bivalve shell-like conformation, in the ligand free form. However, the presence of ligands induces a conformational transition, and the proteins adopt an open form in which each domain can bind its cognate protein partner. The open/closed equilibria alter the affinities of each domain and induce new cooperative effects. The binding-induced relative domain motion was monitored by FRET. Crystal structures of the chimeric proteins indicate that the conformation of each constituting domain is conserved but that their mutual interactions explain the emergent properties of these artificial bidomain proteins. The ligand-induced structural transition observed in these bidomain proteins should be transferable to other αRep proteins with different specificity and could provide the basis of a new generic biosensor design.

Les levures du sous-phylum Saccharomycotina, les « budding yeasts », font l’objet d’une évolution régressive de leur métabolisme des ARNm : perte dramatique d’introns, disparition partielle de l’ARN interférence, suppression ou simplification de mécanismes de contrôle qualité tels que « l’exon-junction complex » (EJC). Chez de nombreuses espèces eucaryotes, ce complexe multi-protéique est déposé quelques 20-24 pb en amont de la jonction exon-exon lors de l’épissage des introns. L’EJC joue un rôle de plateforme pour le recrutement de facteurs prépondérants pour les étapes d’export, de traduction et de dégradation impliquant le « non-sense mediated mRNA decay », un autre mécanisme de contrôle qualité.

Le travail récemment publié dans Scientific Reports par une équipe de l’INRA Micalis rapporte l’identification des protéines composant l'EJC, à savoir Mago, Y14 et eIF4A3, dans au moins sept espèces de levures, y compris Yarrowia lipolytica, autrement connue pour ses intérêts biotechnologiques. Des facteurs périphériques liés à l’EJC, qui permettent son assemblage (Ibp160 ou Cwc22) ou qui interviennent dans des processus en aval, sont également présents dans les même espèces, formant ainsi un package évolutif. Des études de co-immunoprécipitation chez Y. lipolytica ont montré que Mago et Y14 ont conservé la capacité de former des hétérodimères, qui se lient aux facteurs périphériques Upf3, Aly/REF et Pym. L'analyse des phénotypes et du transcriptome des mutants de l'EJC a mis en évidence l’implication de Y14 et Mago dans le métabolisme des ARNm et notamment que Y14 pourrait interférer avec l'épissage des pré-ARNm ou séquestrer l'ARNm dans le noyau avant son export. Ces résultats indiquent que la levure est un modèle pertinent pour comprendre les fonctions de l’EJC.

Contact : anita.baudevin@inra.fr & cecile.neuveglise@inra.fr

L'absence de la sous-unité GluN2B du récepteur NMDA dans les artères pulmonaires des patients atteints d'Hypertension Artérielle Pulmonaire augmente la prolifération et la migration des cellules musculaires lisses vasculaires pulmonaires dépendante du PDGF, suggérant un rôle des NMDAR composés de GluN2B comme frein au remodelage vasculaire pulmonaire. Ainsi l’atténuation de ce frein observée chez les patients pourrait contribuer au développement de la pathologie vasculaire pulmonaire.

Sylvia Cohen-Kaminsky, au sein de l’UMR-S 999 Inserm/UPSud et ses collaborateurs ont récemment montré l’importance du récepteur NMDA (NMDAR) dans le remodelage vasculaire conduisant à l’Hypertension Artérielle Pulmonaire (HTAP) (Dumas et al, Circulation 2018) (Scoop.it SDV Paris Saclay http://sco.lt/6onKcL), et comme cible thérapeutique potentielle dans le traitement de l’HTAP. Compte tenu du potentiel de cette nouvelle cible thérapeutique, le développement de nouveaux antagonistes des NMDAR ne passant pas la barrière hémato-encéphalique, et ciblant ainsi les NMDAR périphériques, a été entrepris avec le soutien du LabEx LERMIT (projet T1.2) de l’ANR NUTS, et du programme de maturation technologique de la SATT Paris-Saclay, menant au dépôt de 3 brevets (WO/2017/216159, WO/2017/017116, WO/2017/093354), à un candidat médicament dé-risqué en pré-toxicité règlementaire (Collaboration avec Mouad Alami, BioCIS, UMR CNRS 8076 et Alain Pruvost, LEMM, CEA), et à un modèle moléculaire dynamique du NMDAR pour le criblage de molécules (Collaboration Luba Tchertanov, CMLA, ENS Paris Saclay) (Scoop.it SDV Paris Saclay http://sco.lt/8ENoxd).

Dans ce travail, les chercheurs ont étudié la composition du complexe protéique NMDAR vasculaire pulmonaire dans le contexte de l’HTAP, puis ont exploré les effets fonctionnels de l’interaction entre le NMDAR et le récepteur au PDGF dans les cellules musculaires lisses artérielles pulmonaires (PASMC). GluN2B, une sous-unité composant les NMDAR susceptible d'affecter la survie/prolifération PASMC, est diminuée dans les poumons des patients atteints d'HTAP. L'exposition des PASMC au PDGF-BB stimule l'activation immédiate des kinases de la famille des Src (SFKs) via leur phosphorylation ainsi que l'augmentation de GluN2B phosphorylée (sa forme active) et sa relocalisation à la surface des cellules, suggérant un dialogue croisé entre les SFKs recrutées par le PDGFR et le NMDAR. L'inhibition sélective du PDGFR-β ou des SFKs, pharmacologique ou avec des siARN spécifiques, empêche la phosphorylation de GluN2B induite par le PDGF, validant ainsi la voie. L'inhibition pharmacologique sélective de GluN2B ainsi que sa neutralisation avec un siARN spécifique, en présence de PDGF-BB, augmentent considérablement la migration et la prolifération des PASMC, renforçant ainsi l'importance fonctionnelle de la voie.

L’ensemble de ces résultats indique que l'activation des NMDAR de type GluN2B confère aux cellules musculaire lisses pulmonaires des propriétés anti-prolifératives et anti-migratoires. La diminution des niveaux de GluN2B observée dans les artères pulmonaires des patients HTAP pourrait expliquer la prolifération excessive des PASMC dans la maladie, contribuant ainsi à l'hyperplasie médiale et au développement de l’HTAP.

Contact : sylvia.cohen-kaminsky@u-psud.fr

Depuis plusieurs années, les hormones sexuelles sont suspectées d’influencer le développement du mélanome cutané, le cancer de la peau le plus meurtrier, mais cette hypothèse est débattue dans la littérature. En particulier, plusieurs études ont rapporté un lien entre la prise de traitements hormonaux de la ménopause (THM) et le risque de mélanome chez les femmes.

Les données d’E3N, une cohorte prospective de 100 000 femmes de l’Education Nationale suivies par auto-questionnaires tous les 2-3 ans depuis 1990, ont permis de mener l’enquête en France, où les formulations de THM prescrites sont particulièrement variées. Au cours du suivi, 444 cas de mélanome ont été identifiés auprès de 75 523 femmes ménopausées.

Les analyses, menées au sein de au Centre de recherche en Epidémiologie et Santé des Populations (CESP, UMR-S 1018 INSERM/UPSud/UVSQ/Gustave Roussy, Villejuif)) ont montré que les femmes ayant utilisé un THM avaient un risque plus élevé (35%) de développer un mélanome, et particulièrement lorsque l’utilisation débutait moins de 6 mois après la ménopause. Cependant, on ne peut pas vraiment conclure de ce résultat à une influence des hormones, car la durée de prise n’avait pas d’influence sur le risque. Dans une sous-population de l’étude ayant fourni des données détaillées sur l’exposition aux UV au cours de la vie, l’utilisation de THM était associée à un usage plus fréquent de crème solaire, ce qui suggère des comportements d’exposition intentionnelle aux UV plus importants chez les utilisatrices de ces traitements. L’association observée entre prise de THM et risque de mélanome dans cette étude et les précédentes pourrait donc également refléter une différence de profils d’exposition solaire chez les utilisatrices de ces traitements hormonaux. Ces travaux viennent d’être publiés dans le International Journal of Cancer.

Contact: marina.kvaskoff@gustaveroussy.fr et iris.cervenka@gustaveroussy.fr

La NAFLD (Non Alcoholic Fatty Liver Disease) est actuellement la principale cause de maladie hépatique chronique dans les pays occidentaux. Elle regroupe différents stades, de la stéatose (foie gras), bénigne, à la cirrhose, en passant par la stéatohépatite et la fibrose. Dans une revue publiée dans Cellular and Molecular Life Sciences, Philippe Gérard de l’Institut Micalis (Jouy-en-Josas) fait le point sur le rôle que joue le microbiote intestinal dans ces pathologies hépatiques, les mécanismes impliqués et les applications thérapeutiques potentielles qui en découlent. Des expériences de transplantation de microbiote intestinal chez des souris ont ainsi montré que le développement de la stéatose hépatique est déterminé par les bactéries intestinales. De plus, la perturbation de la composition du microbiote intestinal a été observée chez des patients atteints de stéatose hépatique non alcoolique. De nombreux mécanismes reliant le microbiome intestinal à la NAFLD ont été proposés, dont l’altération de la barrière intestinale qui permet la translocation de composants bactériens et conduit à une inflammation hépatique. En outre, les divers métabolites produits par le microbiote intestinal peuvent avoir un impact sur le foie et moduler ainsi la sensibilité à la NAFLD. Par conséquent, la manipulation du microbiote intestinal par des probiotiques, des prébiotiques ou des synbiotiques, voire par des tranplantations fécales  pourraient constituer de nouvelles voies thérapeutiques pour ces pathologies dont l’incidence est en constante augmentation.

Contact : philippe.gerard@inra.fr

Les patients ayant été traités pour un cancer pédiatrique sont à risque de développer des pathologies iatrogènes tardives (i.e. seconds cancers, maladies cardiaques). La pathologie cardiaque la plus fréquente est l’insuffisance cardiaque (IC). Le traitement par chimiothérapie cardiotoxique, comme les anthracyclines et l’irradiation cardiaque, augmentent le risque de développer une IC à long terme. Néanmoins, l’effet du volume cardiaque irradié sur le risque d’IC demeure méconnu. Aussi, aucune recommandation de doses ou du volume irradié n’existe en fonction des sous structures cardiaques.

Une étude cas-témoin, nichée dans la cohorte FCCSS (French Childhood Cancer Survivor Study), a été menée par Nadia Haddy et le groupe Radiation Epidemiology du CESP (UMR-S 1018 INSERM/UPSud/Gustave Roussy, Villejuif), avec pour objectif de déterminer les doses et les volumes irradiés du ventricule gauche (VG) et du cœur entier liés au risque d’IC chez les patients en vie 5 ans après traitement pour un cancer dans l’enfance, et d’étudier l’impact de l’exposition aux anthracyclines sur ce risque.

Au total, 239 cas appariés à 1042 témoins ont été inclus. Les doses moyennes d’irradiation et les volumes du VG et du cœur entier ont été estimés par reconstruction individuelle des traitements de radiothérapie. L’âge médian au diagnostic d’IC était de 25,1 ans. La fraction du volume médian du cœur ayant reçu 30 Gy était de 61,1 % chez les cas et de 16,9 % chez les témoins.

Les patients ayant reçu 30 Gray à moins de 10% du volume du VG et n’ayant pas reçu d’anthracycline avaient un risque d’IC multiplié par 3,6 fois comparé aux patients n’ayant reçu ni anthracycline ni irradiation cardiaque. L’irradiation de faibles volumes cardiaques augmente significativement le risque d’insuffisance cardiaque.

Cette étude, parue dans le European Journal of Heart Failure, est la première à rapporter une relation dose-effet basée sur des indicateurs dose-volume et ces résultats peuvent être utilisés dans la pratique clinique courante.

Légende de la Figure : Relation dose effet entre le volume irradié du ventricule gauche et le risque d’insuffisance cardiaque chez les survivants à 5 ans de cancer pédiatrique

Contact : nadia.haddy@gustaveroussy.fr

La résistance des cellules cancéreuses aux taxanes est un processus multifactoriel. Dans des cellules de cancer du sein adaptées au long cours au paclitaxel, l’équipe de Christian Poüs (UMR-S 1193, INSERM/UPSud, Faculté de Pharmacie, Châtenay-Malabry) a mis en évidence un nouveau mécanisme adaptatif qui contribue à la résistance, impliquant des modifications post-traductionnelles de tubuline ainsi que les septines, des GTPases filamenteuses considérées comme un nouvel élément du cytosquelette.

Dans un article paru récemment dans Cell Death & Disease, les chercheurs ont montré que, alors que l’inhibition partielle de ces facteurs restaure la sensibilité au paclitaxel, la surexpression des différentes septines formant les filaments (SEPT2, 6, 7 et 9), en particulier avec SEPT9_i1, est suffisante pour induire une résistance au paclitaxel dans différentes lignées cellulaires, qui est encore augmentée par la polyglutamylation des microtubules. De façon surprenante, cette résistance est étroitement liée à une relocalisation des filaments de septines, des fibres de stress vers les microtubules. En effet, cette relocalisation peut être induite par un traitement aigu au paclitaxel dans des lignées cellulaires dont le niveau basal en SEPT9_i1 est déjà élevé. Ces travaux révèlent l’importance fonctionnelle de cette relocalisation subcellulaire précoce des filaments de septines dans l’acquisition de la résistance. L’équipe tente à présent de décrypter sur le plan moléculaire ce processus de relocalisation des septines afin d’identifier de nouvelles cibles pour limiter l’acquisition de résistance lors de chimiothérapies cancéreuses utilisant des poisons du microtubule de la famille des taxanes.

Contact : anita.baillet@u-psud.fr ou christian.pous@u-psud.fr