Life Sciences Université Paris-Saclay

Les séquences CRISPR et les gènes associés cas constituent chez les bactéries et les archées un système d’immunité acquise contre l’invasion par des séquences étrangères, virus, plasmides et éléments transposables. La structure CRISPR est faite d’une succession de séquences répétées de quelques dizaines de nucléotides séparées par des séquences uniques de tailles similaires provenant d’ADN invasif. Les gènes cas, organisés en modules, permettent l’acquisition de nouveaux fragments et la destruction des séquences cibles. À partir de la composition de ces modules, 6 types et 33 sous-types ont été identifiés. Ces structures, très intéressantes en termes d’évolution, sont également à l’origine des outils révolutionnaires d’édition de génomes, tels que CRISPR-Cas9. De nombreux laboratoires explorent des génomes et métagénomes à la recherche de gènes similaires.

Des équipes de génomistes et de bioinformaticiens de l’I2BC (Gif-sur-Yvette) et de l’Institut Pasteur ont développé en 2018 le programme CRISPRCasFinder permettant la détection des CRISPRs et des gènes cas à partir de données de séquences ainsi que la détermination du type et du sous-type du système CRISPR-Cas. Dans un article publié récemment dans la revue Nucleic Acids Research ces chercheurs décrivent la base de données CRISPRCasdb produite par l’analyse de 17 000 génomes complets de procaryotes. Ces données peuvent être consultées et interrogées de manière très simple sur le site CRISPRCas++  ou téléchargées.

L’analyse des données de CRISPRCasdb permettra de mieux comprendre les interactions entre les protéines Cas et leur cible, ainsi que la grande complexité génétique des systèmes CRISPR-Cas et leur origine.

Contact : christine.pourcel@i2bc.paris-saclay.fr

Les immunes checkpoint inhibiteurs sont de plus en plus largement utilisés en oncologie. En levant les freins de l’immunité, certaines ruptures de tolérance peuvent apparaitre et générer des manifestations auto-immunes. Le Dr Jean-Marie Michot et ses collègues du Département des Innovations Thérapeutiques et Essais Précoces (Gustave Roussy, Villejuif, France) et du Service de Médecine Interne et Immunologie Clinique (Hôpital Bicêtre, Le Kremlin-Bicêtre) rapportent pour la première fois une série de cytopénies auto-immunes déclenchées par les anti-PD1 ou anti-PD-L1 dans le Lancet Haematology. L’équipe du Dr Michot va décrire en détails dans une revue parue dans l’European Journal of Cancer ces différents effets indésirables hématologiques liés au système immunitaire, qui sont principalement observés avec les immunothérapies de types anti-PD1 ou anti-PD-L1. Ils sont variés, comprenant les anémies hémolytiques, les thrombopénies immunologiques, l’aplasie médullaire immunologique, le syndrome de libération de cytokines avec syndrome hémophagocytaire ou l’éosinophilie. Les deux types les plus sérieux sont l’aplasie médullaire et le syndrome de libération de cytokines avec syndrome hémophagocytaire.

Ces événements indésirables liés au système immunitaire hématologique sont des événements rares mais potentiellement fatals et doivent être connus des oncologues pour leur pratique clinique. En cas de survenue de ces événements indésirables (à l’exception de l’éosinophilie qui peut être vue comme non cliniquement significative), le Dr Michot recommandera de suspendre immédiatement l'immunothérapie, même si la gravité est faible, c’est-à-dire dès le grade I de sévérité, et de traiter adéquatement avec des corticostéroïdes voire des immunosuppresseurs.

Légende figure : A: Distribution of haematologic immune-related adverse events (haem-irAEs) grade 2 or higher reported in the literature. B: Mortality rates of haem-irAEs among the 63 cases reported in literature. The p was calculated by chi-square on an analysis contingency table.

Contact : Jean-marie.michot@gustaveroussy.fr

L’épiderme humain se renouvelle entièrement tous les mois grâce à la présence de cellules souches dans sa couche la plus profonde, qui donnent naissance à l’ensemble des couches plus superficielles de ce tissu. Le décryptage des gènes assurant le contrôle du caractère souche, ou « stemness », reste à ce jour une énigme imparfaitement résolue, en particulier pour la peau humaine.

Les découvertes d’une équipe de recherche du CEA, de l’Inserm et de l’Université de Paris, générées en collaboration avec I-Stem, le laboratoire de l’AFM-Télethon, et l’Université d’Évry, ouvrent des perspectives pour la médecine régénérative cutanée, en particulier pour la bio-ingénierie des greffons de peau destinés à la reconstruction tissulaire. En effet, l’amplification massive en culture de cellules de l’épiderme (appelées kératinocytes) est nécessaire à la production de greffons. Elle est effectuée à partir d’un échantillon de peau issu du patient qui contient des kératinocytes matures et une population minoritaire de cellules souches kératinocytaires. Cette phase d’amplification comporte un risque : elle peut s’accompagner d’une perte quantitative ou d’une altération des cellules souches, conduisant à une perte de potentiel régénératif.

Les résultats de l’étude publiée dans Nature Biomedical Engineering montrent que diminuer l’expression du gène KLF4 pendant la préparation du greffon favorise une amplification rapide de cellules souches fonctionnelles, sans altérer leur stabilité génomique. Les kératinocytes amplifiés dans ces conditions présentent un potentiel régénératif à long terme accru dans des modèles de reconstruction épidermique in vitro et de greffes in vivo.

KLF4 constitue donc une nouvelle cible moléculaire pour préserver la fonctionnalité des cellules souches et faire progresser la bio-ingénierie des greffons cutanés. Ces résultats constituent une démonstration de principe, qui nécessite des développements complémentaires pour envisager des applications cliniques.Parmi celles-ci, citons le soin des grands brûlés, des ulcères chroniques et la reconstruction mammaire.

Contact : michele.martin@cea.fr

Les plasmides sont des molécules d’ADN circulaire double brin, capable de réplication autonome dans la cellule de son hôte. Les plasmides, tout comme les virus, sont des véhicules participant à l’échange d’ADN entre les organismes cellulaires. S’il est connu que les virus protégés sous leur forme de particule infectieuse peuvent être transportés par les courants marins et peuvent infecter de nouveaux hôtes sur de très grandes distances, ce n’est pas le cas pour les plasmides.

Dans un article qui vient de paraitre dans Environmental Microbiology, Violette Da Cunha, Patrick Forterre et leurx collaborateurs de l’I2BC ont étudié la dispersion d’une famille de plasmides retrouvée au sein d’archées vivant dans les profondeurs océaniques (les Thermococcales et les Methanococcales). Ces deux groupes d’archées peuvent vivre à de très hautes températures (jusqu’aux alentours de 100°C). Cette famille de plasmide est retrouvée dans les différentes régions océaniques testées, suggérant leur grande mobilité. Cette mobilité impliquerait un système de transfert d’ADN encore méconnu. Une des hypothèses des chercheurs est que ce système pourrait faire intervenir des vésicules. En effet, les vésicules permettraient de protéger l’ADN des hautes températures du milieu dans lequel vivent ces archées, mais également pendant son transport via les courant marins.

Contact : violette.dacunha@i2bc.paris-saclay.fr ou patrick.forterre@i2bc.paris-saclay.fr

Le microbiote joue un rôle central dans la physiologie humaine. Cet écosystème complexe apparaît comme une source prometteuse de composés bioactifs et d'antibiotiques qui ont vraisemblablement un rôle important dans son homéostasie. Néanmoins, notre connaissance des métabolites produits par le microbiote est encore limitée. Parmi eux, les RiPPs (Ribosomally Synthesized and Post-translationally modified Peptides) sont une famille majeure de produits naturels qui possèdent une large diversité structurale et fonctionnelle. De manière générale, la biosynthèse des RiPPs commence par la traduction d’un peptide précurseur, qui est ensuite modifié sous l’action d’enzymes catalysant diverses modifications post-traductionnelles avant l’excision de la séquence signal (peptide leader) et l’export du peptide actif dans le milieu extérieur. Récemment, il a été montré que les enzymes à radical SAM (S-adénosyl-L-méthionine) sont impliquées dans la biosynthèse de nombreux RiPPs. Ces enzymes catalysent un très large éventail de modifications post-traductionnelles (méthylation, épimérisation, cyclisation) via différents mécanismes radicalaires.

Dans un article qui vient de paraitre dans J Biol Chem, Alhosna Benjdia, Olivier Berteau et leurs collaborateurs de l’équipe ChemSyBio de l’Institut Micalis (INRA/AgroParisTech, Jouy-en-Josas) ont étudié chez Ruminococcus gnavus, une espèce majeure du microbiote intestinal, l’opéron impliqué dans la voie de biosynthèse de la Ruminococcine C. Au sein de cet opéron qui code pour cinq peptides précurseurs (C1-5) et deux enzymes à radical SAM (MC1-2), les chercheurs ont démontré que les deux enzymes MC1 et MC2 catalysent la formation de quatre ponts α-thioether ce qui donne à la Ruminococcin C une structure unique au sein des peptides antimicrobiens. En outre, ils ont démontré que la présence de ces quatre ponts ainsi que le clivage du peptide leader sont essentiels pour l’activité antibiotique de la Ruminococcine C contre Clostridium perfringens et d’autres bactéries à Gram-positif.

Contact : alhosna.benjdia@inra.fr ou olivier.berteau@inra.fr

L’arsenal des gènes de virulence des entérobactéries pathogènes est organisé dans des îlots génomiques acquis par transfert horizontal au cours de l’évolution. Bien qu’indispensable pendant l’infection, l’expression de ces gènes a des effets négatifs, voire toxiques, lorsque les bactéries se reproduisent en dehors de l’hôte. De ce fait, elles ont mis en place des mécanismes qui empêchent la transcription des îlots de pathogénicité dans des conditions autres que le processus d’infection. Un mécanisme majeur implique la protéine de type histone H-NS. En se liant à des séquences d’ADN A/T riches (le trait distinctif de l’ADN acquis par transfert horizontal), H-NS forme des complexes nucléoprotéiques qui restreignent l’accès de l’ARN polymérase à des régions étendues d’ADN. Un deuxième mécanisme fait intervenir le facteur de terminaison de la transcription Rho. Ce dernier est une protéine hexamèrique qui se lie à l’ARN en cours de synthèse au niveau de séquences spécifiques appelées sites Rut (“Rho utilisation”). Grâce à une activité translocase ATP-dépendante, Rho rattrape et déstabilise le complexe d’élongation de la transcription, provocant sa dissociation (Fig. 1A).

Une étude coordonnée par des chercheurs de l’I2BC, parue dans PLoS Genetics, met en évidence le rôle clé joué par le facteur d’élongation de la transcription NusG dans le recrutement de Rho lorsque l’ARN polymérase rencontre une région couverte par H-NS. L’interaction de NusG avec Rho, au niveau de ces régions, stimule l’activité de Rho tout en l’affranchissant de la dépendance du site Rut (Fig. 1B). Pour souligner l’importance de NusG dans ce mécanisme, les résultats montrent que, en absence de NusG, la transcription est tout à fait capable de déloger les complexes H-NS:ADN. Et chez la bactérie Salmonella enterica, ceci conduit à l’activation constitutive de gènes de virulence.

Légende Figure : Modèles de terminaison Rho-dépendante de la transcription : A. La voie classique. Rho, sous forme d’anneau hexamèrique ouvert, se fixe à l’ARN naissant au niveau d’un site Rut. Ce dernier est constitué par des répétitions de dinucléotides CC ou UC espacés de façon à permettre l’interaction avec les différentes sous-unités de l’hexamère (étoiles jaunes). L’interaction stimule la fermeture de l’anneau autour de l’ARN et déclenche l’activité translocase ATP-dépendante. Rho rattrape et déstabilise le complexe d’élongation provocant la terminaison. B.  La voie H-NS-spécifique. La collision entre le complexe d’élongation et un complexe nucléoprotéique H-NS:ADN induit une pause dans l’élongation. Cela ouvre une fenêtre cinétique dans laquelle NusG interagit avec Rho, stimule la fermeture de l’anneau et l’activité translocase indépendamment de la présence d’un site Rut.

Contact : nara.figueroa@i2bc.paris-saclay.fr

La réplication de l'ADN survient dans un contexte où l’ADN est empaqueté au sein de la chromatine. Au cours de la progression des fourches de réplication, les nucléosomes parentaux sont expulsés de l’ADN parental et réassemblés, de concert avec des histones néo-synthétisées, sur les brins naissants. Ce flux de nucléosomes est géré par un réseau complexe de chaperons d’histones voyageant avec les fourches. Une multitude d’obstacles peut interrompre la progression des fourches et les fragiliser, favorisant l’apparition de mutations à l’origine de la transformation tumorale. La recombinaison homologue, un mécanisme anti-tumoral puissant, permet une réactivation efficace des fourches de réplication.

Des chercheurs de l’Institut Curie (UMR3348, CNRS/UPSud/Curie, Orsay), de l’ENS Paris-Saclay (LBPA, Cachan) et de l’I2BC (Gif-sur-Yvette), émanant du réseau 3D-Chrome, se sont associés pour explorer les liens entre l’assemblage de la chromatine et la réactivation des fourches chez la levure Schizosaccharomyces pombe. Grâce à la biologie structurale, ils ont exprimé un mutant de l’histone H3 afin d’inhiber le dépôt des histones couplé à la synthèse d’ADN. Ce travail, publié dans PLoS Genetics, indique que l’assemblage de la chromatine est nécessaire à la réactivation des fourches, grâce à un effet de stabilisation des intermédiaires de recombinaison. Les fourches réactivées restent donc couplées à l’assemblage de la chromatine grâce à un réseau limité de chaperons d’histones (CAF-1 et Asf1). Les chercheurs proposent que l’assemblage de la chromatine au cours du redémarrage des fourches est un avantage contrebalancé par le risque de stabiliser des intermédiaires de recombinaison préjudiciables à la stabilité du génome.

Contact : sarah.lambert@curie.fr

Les prions, agents transmissibles de la maladie de la vache folle (ou ESB), ne se répliquent pas uniquement dans le cerveau : certains colonisent les organes lymphoïdes secondaires comme la rate. La question de la réceptivité aux prions des formations lymphoïdes tertiaires, développées lors d'inflammation chronique, demeurait controversée, la polémique tournant autour du rôle des cellules FDC (cellules folliculaires dendritiques). Les FDC constituent le support de la réplication extra-neurale des prions. Selon ce paradigme, la réplication de prions infectieux dans des structures sans FDC ne devrait pas être observée. Cette observation a pourtant été publiée, ce qui a conduit Iman Al-Dybiat à réaliser, lors de son doctorat dans l’équipe MAP² de l’Unité de Virologie et Immunologie Moléculaires (VIM-UR0892, INRA, Jouy-en-Josas), une étude publiée dans Scientific Reports afin de clarifier le rôle des FDC dans la réplication extraneurale des prions.

Des granulomes ont été induits chez des souris qui ont ensuite été inoculées avec 2 souches de prions : l'une, ne se répliquant que dans le système nerveux central (C-ESB), tandis que l’autre colonise également la rate (L-ESB). L’expérience montre que contrairement aux attentes, les granulomes et la rate se comportent de manière similaire en répliquant uniquement la souche L-ESB. L'étude histologique révèle en outre que les prions s'accumulent principalement dans les structures périphériques du granulome, et que des macrophages, mais aussi des FDC sont bien présents dans ces structures.

Ces travaux confirment le rôle des FDC dans la réplication extraneurale des prions et suggèrent que le tropisme vers la rate observé chez certaines souches de prions concerne plus généralement toutes les organisations lymphoïdes.

Légende figure : macrophages (marquage CD68, flèche blanche) et FDC (marquage mfge-8 , flèche jaune) au sein d’un granulome

Contact : pierre.sibille@inra.fr

Transfer RNAs (tRNA) play a central role in the protein synthesis process. tRNAs are subject to various post-transcriptional modifications that affect their stability and fine tune their activity. t6A is one of the few universal modifications of the anti-codon stem loop, grafting a threonyl-carbamoyl group onto adenosine  at position 37, next to the anticodon (t6A37). In all living organisms, the t6A biosynthesis proceeds in two steps. In the first, the Yrdc/Sua5 enzyme synthesizes an unstable threonyl-carbamoyl intermediate using CO2, ATP and Threonine. The threonyl-carbamoyl group is subsequently transferred from TC-AMP onto A37 of tRNA. The latter reaction is carried out by multiprotein complex, called KEOPS, composed of the synthesizing enzyme OSGEP, and 3 other subunits whose role has not be clarified yet (LAGE3, TP53RK and TPRKB).

Recently mutations in all KEOPS subunits were identified in patients with Galloway–Mowat syndrome (GAMOS). GAMOS  is an autosomal recessive disease characterized by the combination of early on set nephrotic syndrome (SRNS) and microcephaly with brain anomalies. In a recent paper published in Nature Communications, the FAAM team (I2BC, CNRS-CEA-UPSAclay) in collaboration with the Mollet/Antignac team of the IMAGINE institute in Paris discovered and characterized GAMOS causing mutations in a new small protein, Gon7. Proteomic and crystallographic analysis showed that Gon7 forms the fifth subunit of the human KEOPS complex by binding to LAGE3. Gon7, unfolded when alone in solution, acquires its structure upon contact with LAGE3. The GAMOS mutation in the Gon7 results in a decreased cellular stability of the KEOPS complex. It was further shown that mutations in the upstream YrdC enzyme cause an extremely severe form of GAMOS. The researchers now definitely established the crucial role of the t6A modification in GAMOS pathogenesis.

Contact : herman.van-tilbeurgh@i2bc.paris-saclay.fr ou bruno-collinet@i2bc.paris-saclay.fr

Une analyse de la cohorte CANTO publiée dans la revue Annals of Oncology vient bousculer les idées reçues sur l’impact que peuvent avoir l’hormonothérapie et la chimiothérapie sur la qualité de vie des femmes atteintes d’un cancer du sein. Contrairement à ce qui est communément admis, à deux ans du diagnostic, l’hormonothérapie, traitement extrêmement efficace contre le cancer du sein, a un impact plus long et plus délétère sur la qualité de vie notamment celle des femmes ménopausées ; les effets négatifs de la chimiothérapie étant plus transitoires. À l’heure où les recommandations internationales sont de prescrire une hormonothérapie pendant 5 à 10 ans, il est important de proposer une prise en charge aux femmes qui développent des symptômes sévères liés aux traitements antihormonaux et d’identifier celles qui pourraient bénéficier d’une désescalade thérapeutique.

Ces travaux ont été dirigés par le Dr Inès Vaz-Luis, oncologue spécialiste du cancer du sein et chercheur à Gustave Roussy au sein du laboratoire « Identification de nouvelles cibles thérapeutiques en cancérologie » (Inserm/Université Paris-Sud/Gustave Roussy).

Contact : Ines-Maria.Vaz-Duarte-Luis@gustaveroussy.fr

Parmi les complications thoraciques de la drépanocytose, on estime que 2 à 5% des patients sont susceptibles de développer une hypertension pulmonaire (HTP) précapillaire chronique, caractérisée par une augmentation progressive des résistances vasculaires pulmonaires. Les mécanismes physiopathologiques complexes et multifactoriels impliqués dans le développement d’une HTP chez ces patients aboutissent à des présentations phénotypiques et des profils hémodynamiques variés. Les effets délétères de l'hémolyse chronique sur la biodisponibilité du monoxyde d’azote et la fonction endothéliale ainsi que le développement de lésions thrombotiques chroniques semblent être les deux principaux mécanismes responsables de la vasculopathie pulmonaire. Quels que soient les mécanismes impliqués, il a été clairement établi que l'HTP altère sévèrement les capacités à l’exercice du patient ainsi que son pronostic. Néanmoins, en dépit des implications fonctionnelles et pronostiques de l’HTP dans la drépanocytose, les recommandations sur la prise en charge de cette complication chronique sont limitées en raison d’un manque d’études spécifiques.

Le développement d’une HTP a pu être observé dans toutes les formes principales des syndromes drépanocytaires majeurs (homozygote SS, double hétérozygote SC ou S/béta thalassémique). Dans une étude parie dans le European Respiratory Journal, Laurent Savale (Service de Pneumologie, Centre de Référence de l'Hypertension Pulmonaire, Hôpital Bicêtre, Le Kremlin Bicêtre, et UMR-S 999 INSERM/UPsud, Hôpital Marie Lannelongue, Le Plessis Robinson) et ses collaborateurs ont émis l'hypothèse que le génotype pouvait influencer les caractéristiques cliniques et hémodynamiques des patients et qu’une description plus précise des phénotypes observés en fonction du génotype pourrait aboutir une prise en charge plus personnalisée.

En lien avec l’ensemble du réseau français de l’HTP et les principaux centres experts dans la prise en charge de la drépanocytose, les chercheurs ont mené une étude observationnelle sur 58 patients drépanocytaires avec un diagnostic établi d’HTP précapillaire. 80% des patients double hétérozygotes SC présentaient des troubles segmentaires perfusionnels au diagnostic correspondant à des formes thromboemboliques chroniques parfois accessibles à un traitement chirurgical ou aux nouvelles techniques d’angioplastie pulmonaire. Chez les patients homozygotes SS ou S/ß thalassémiques, on observait plus fréquemment une hypoperfusion périphérique correspondant à des phénomènes de thrombose in situ constatés également sur les données anatomopathologiques dont nous disposons. Un traitement ciblé de l’HTP a été initié chez plus de la moitié des patients et un programme d’échange transfusionnel chez 38% d’entre eux avec un effet significatif sur les résistances vasculaires pulmonaires. La survie reste néanmoins très altérée avec 40% de mortalité constatée à 5 ans sans influence du génotype sur le pronostic des patients.

Ces observations incitent à réaliser un dépistage plus systématique de l’HTP dans le suivi des patients adultes drépanocytaires et d’évaluer systématiquement l’implication des mécanismes thromboemboliques chroniques qui peuvent aboutir à une prise en charge spécifique et efficace notamment chez les patients double hétérozygotes SC.

Figure légende : Illustration des phénomènes thrombotiques impliqués dans le développement de l’HTP associée à la drépanocytose (scintigraphie pulmonaire ventilation/perfusion et angiographie pulmonaire). Aspect d’hypoperfusion vasculaire pulmonaire périphérique chez un patient homozygote SS (à gauche). Forme thrombo-embolique chronique accessible à un traitement par angioplastie chez un patient double hétérozygote SC (à droite).

Contact : laurent.savale@aphp.fr

Les leucémies aiguës myéloïdes (LAM) touchent principalement les enfants. Le pronostic est souvent mauvais malgré plusieurs décennies de recherches pour développer des traitements plus efficaces. De nouveaux travaux menés par Thomas Mercher, directeur de recherche de l’équipe « Génétique et modélisation des leucémies de l’enfant » au sein de l’UMR-S 1170 « Hématopoïèse normale et pathologique » (Inserm/Gustave Roussy/Université Paris-Sud-Paris Saclay) expliquent pourquoi certaines leucémies se développent chez les très jeunes enfants. Réalisée en collaboration avec Jürg Schwaller (UKBB, Departement Biomedizin, Universität Basel), l’étude dévoile également de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles. Elle est publiée dans la revue Cancer Discovery, journal de l’Association Américaine de Recherche sur le cancer.

Lire la suite

Contact : thomas.mercher@inserm.fr

La régulation épigénétique regroupe l’ensemble des modifications de l’expression des gènes qui ne sont pas régies par une modification de séquence d’ADN. L’épigénétique est fréquemment dérégulée dans le cancer : son rôle a été montré à la fois comme processus oncogénique, participant à l’initiation et au maintien du phénotype tumoral, et comme favorisant l’apparition de résistance au traitement à travers la modulation des caractéristiques de la cellule cancéreuse ou du microenvironnement.

Des agents anticancéreux ciblant la dérégulation épigénétique (HDACs et agents déméthylants) sont actuellement utilisés pour traiter certaines hémopathies. Cependant, leur développement a historiquement été un échec dans le traitement des tumeurs solides, potentiellement du fait de l’absence de sélection des patients et de limites pharmacologiques. Récemment, la meilleure compréhension des mécanismes épigénétiques et les progrès de la chimie pharmaceutique ont permis le développement de nouvelles molécules, tels les inhibiteurs de BET, EZH2 ou PRMT5, actuellement en cours d’évaluation dans des essais précoces. Afin d’éviter l’échec précédemment connu dans les tumeurs solides, il sera essentiel, pour ces nouvelles molécules, de procéder à une sélection appropriée des patients, dans une approche de médecine de précision, et d’exploiter leur potentiel en tant que « potentiateurs » des autres anticancéreux.

Une revue critique de la littérature, publiée dans Nature Review Clinical Oncology par Sophie Postel-Vinay et ses collaborateurs de Gustave Roussy (ATIP–Avenir Group, UMR-S 981 INSERM/UPSud, Villejuif, membre du LabEx LERMIT) et de l’Institut Curie (Paris), fait l’état des lieux des connaissances actuelles sur l’utilisation des premières, deuxièmes et troisièmes générations de médicaments modificateurs de l’épigénétique dans le traitement des cancers solides, en association aux traitements conventionnels, dont la radiothérapie, la chimiothérapie cytotoxique, l’hormonothérapie, les thérapies ciblées et l’immunothérapie. Les enjeux du développement des drogues épigénétiques de dernière génération sont ensuite présentés et discutés, en particulier : la nécessité de sélectionner les patients, l’importance de développer des biomarqueurs d’activité et d’efficacité, et le choix d’un schéma thérapeutique pertinent et adapté à l’effet souhaité.

Contact : sophie.postel-vinay@gustaveroussy.fr ou daphne.morel@gustaveroussy.fr

Dans un article paru dans Neurobiology of Disease, les chercheurs de NeuroPSI (Gif sur Yvette) décrivent les résultats d'enregistrement de neurones par micro-électrodes, une technique qui est appliquée depuis longtemps chez le rongeur, et depuis peu chez l'homme. Un résultat spectaculaire est la capacité d'identifier les neurones inhibiteurs, en utilisant des techniques d'analyse intensive par ordinateur. Ceci a permis d'identifier la dynamique des neurones inhibiteurs lors de différents états cérébraux (veille, sommeil) et lors de crises d'épilepsie. La figure montre que dans un cas d'épilepsie temporale, les neurones inhibiteurs (en bleu) persistent, alors que les neurones excitateurs (en rouge) diminuent leur activité pendant la crise.

Contact : alain.destexhe@cnrs.fr

L’ostéosarcome est un des cancers osseux primitifs les plus fréquents. Il touche les adolescents et jeunes adultes, au niveau des os longs. Son mauvais pronostic est lié à la présence de métastases (10-20% des cas au diagnostic) et à sa capacité de résistance à la chimiothérapie.

Dans une étude parue dans la revue Cancers, Maria Eugénia Marques da Costa et ses collaborateurs de l’unité "Vectorology and anti-cancerous therapeutics” (UMR8203 CNRS/UPSud/Gustave Roussy, Villejuif) ont développé des modèles d'ostéosarcome résistant à la chimiothérapie (notamment au Méthotrexate et à la Doxorubicine, deux des médicaments les plus utilisés). Nous avons étudié ces modèles in vitro (différente lignée cellulaire) et in vivo (en utilisant des cellules bioluminescentes dans des souris).

Différents mécanismes de résistance ont ainsi été identifiés, notamment des mécanismes liés au transport des médicaments dans la cellule et des mécanismes d'action spécifiques au Méthotrexate (RFC/DHFR) pour les modèles résistants au Méthotrexate, ou un phénomène de résistance multi-médicaments (PgP) pour les modèles résistants à la Doxorubicine. Plusieurs altérations au niveau génétique (modifications chromosomiques) ont été retrouvées en fonction du médicament et de la lignée cellulaire, ainsi que des modifications de différentes voies impliquées dans le potentiel invasif et métastatique des cellules tumorales, et des altérations au niveau de l’immunité.

Les modèles développés chez la Souris miment la maladie chez l’Homme et conservent la résistance et les principales caractéristiques génomiques sans pression médicamenteuse. Ces modèles représentent des outils précieux pour explorer plus avant les mécanismes de résistance et de nouveaux traitements dans l'ostéosarcome.

Contact : jenny.marquescosta@gustaveroussy.fr

Une photocatalyse propre et efficace pour la production de composés d’intérêt.

​Une équipe de l'I2BC@Saclay, en collaboration avec le CNRS (ICMMO, UPSud et ISM2, Aix-Marseille université) a montré que l'utilisation d'un accepteur d'électron réversible, c'est-à-dire capable d'accepter et transférer un électron, en lieu et place d'un donneur d'électron sacrificiel permet d'optimiser des réactions de photocatalyse efficace et propre pour la fabrication de composés organiques d'intérêt.

Les approches bio-inspirées de photosynthèse artificielle jouent un rôle très important dans le cadre du développement durable de l'industrie chimique. Dans la nature, le dioxygène issu de la photosynthèse est utilisé entre autres pour oxyder des substrats organiques essentiels à la biologie et à la chimie. Dans ce contexte, les chimistes visent à reproduire cette méthode optimale : ils entendent utiliser l'énergie solaire et le dioxygène pour activer des catalyseurs qui pourront ensuite réaliser les réactions de transfert d'atomes d'oxygène nécessaires à la fabrication de substrats organiques utiles à tous les secteurs industriels.
Cependant, les méthodes actuelles nécessitent l'ajout de molécules agissant comme des « donneurs sacrificiels d'électrons », ce qui limite l'efficacité de la réaction photocatalytique. En effet, il s'agit d'une espèce chimique qui fournit des électrons mais dont la présence peut interférer dans la réaction désirée et qui conduit à des sous-produits non définis.

Dans la présente étude publiée dans la revue Angewandte Chemie International Edition, les chercheurs ont montré que l'utilisation d'un accepteur d'électron réversible, le méthylviologène (MV),   très utilisé dans les études de transfert d'électron photo induit, permet de s'affranchir de cette limitation. Le MV sert de relais dans le transfert d'électron vers l'O2 et le catalyseur (complexe de fer) générant l'espèce réactive pour la catalyse désirée (schéma). 

Un pas de plus vers une photocatalyse efficace et propre.

Au cours de chaque réplication, une multitude d’obstacles peut interrompre la progression des fourches de réplication et les fragiliser, favorisant l’apparition de mutations à l’origine de la transformation tumorale. Le maintien de la stabilité du génome est fortement dépendant des mécanismes en charge de stabiliser, de remodeler et réactiver les fourches de réplication altérées. Le remodelage de la chromatine est une étape nécessaire afin de rendre les fourches accessibles aux facteurs de réparation.

Les équipes de Sarah Lambert (UMR3348, CNRS/UPSud/Curie, Orsay) et de Karl Ekwall (Karolinska Institute, Suède) se sont associés pour comprendre le rôle des facteurs de remodelage des nucléosomes de la famille SNF2 chez la levure Schizosaccharomyces pombe. Parmi les 3 homologues potentiels de SMARCAD1 chez l’homme, le facteur Fft3 joue un rôle prédominant dans la gestion des fourches altérées et la réparation des cassures double brin. Ce travail, publié dans Life Science Alliance, révèle que Fft3 a deux fonctions distinctes sur les fourches de réplication bloquées : il participe à la dégradation des brins néo-synthétisés grâce à son activité de remodelage de la chromatine et facilite la réactivation des fourches par la voie de la recombinaison homologue. Cette dernière fonction est indépendante de son activité de remodelage des nucléosomes.

Légende figure : Fft3 facilite la résection des fourches de réplication bloquées. (A) Schéma de la barrière de réplication site-spécifique. (B) Analyse des intermédiaires de réplication par gel d’ADN bidimensionnel dans une souche sauvage (wt) et inactivée pour Fft3. Les flèches rouges indiquent la position des fourche bloquées et résectées.

Contact : sarah.lambert@curie.fr

Les Corynebactériales forment un ordre bactérien comportant entre autres Mycobacterium tuberculosis qui est l’agent étiologique de la tuberculose. Les mycobactéries possèdent une membrane externe extrêmement résistante et imperméable aux antibiotiques, appelée mycomembrane composée d’acides gras complexes nommés acides mycoliques. Des chercheurs de l’équipe Synthèse de Molécules et Macromolécules pour le Vivant et l’Environnement de l’ICMMO (UMR8182 CNRS/UPSud, Orsay), ont développé une approche synthétique permettant d’accéder à des sondes mimant un glycolipide complexe important de cette enveloppe : le tréhalose monomycolate (TMM). Cette sonde comporte une fonction chimique dite bio-orthogonale c’est-à-dire capable de réagir spécifiquement dans un milieu biologique complexe avec un agent chimique extérieur, ici, un fluorophore.  

Le défi synthétique était important car il fallait introduire un groupement bio-orthogonal sur une chaîne d’un acide mycolique, ce qui n’avait jamais été fait à ce jour dans les sondes déjà décrites pour l’étude de la mycomembrane. Les étapes clef de cette synthèse étaient : (i) une réduction asymétrique d’un β-cétoester portant un groupement alcyne terminal, (ii) une alkylation diastéréosélective pour introduire la chaîne α des acides mycoliques et (iii) une estérification sélective sur une fonction alcool primaire du tréhalose. En collaboration avec l’équipe de Nicolas Bayan (Biologie Moléculaire des Corynebactéries et Mycobactéries de l’I2BC) et le groupe de Boris Vauzeilles (Département de Chemical Biology de l’ICSN), les chercheurs ont utilisé la sonde préparée dans des études biologiques sur des cultures de bactéries et dans des tests enzymatiques in vitro. Ceci a permis de montrer que la sonde était spécifiquement incorporée dans la paroi de Corynebacterium glutamicum, et ciblait les mycoloyltransférases. Ces nouveaux outils moléculaires devraient permettre d’étudier in vivo et in vitro certaines enzymes clés de l’édification de la mycomembrane, les mycoloyltransférases, de mieux comprendre sa biogénèse, et ainsi à terme de caractériser de nouvelles stratégies thérapeutiques. Ce travail a été publié dans Chemical Communications.

Contact : dominique.guianvarch@u-psud.fr et yann.bourdreux@u-psud.fr

La progression métastatique est la principale cause de décès lié au cancer, en raison de la dissémination de cellules tumorales circulantes (CTC) dans le sang. La formation de métastases est due à une fraction rare de CTC possédant des caractéristiques de cellules souches cancéreuses et la capacité d’initier une tumeur. La caractérisation fonctionnelle des CTC est le seul moyen de comprendre les mécanismes qui gouvernent le potentiel métastatique de ces cellules. Malgré les difficultés importantes liées à la rareté et l’hétérogénéité des CTC dans le sang, des progrès ont été réalisés ces dernières années afin d’établir et caractériser des modèles issus de CTC de patients. Des lignées cellulaires in vitro et des modèles de xénogreffes in vivo dérivés de CTC ont alors été développés. Ces modèles permettent d’explorer le rôle des CTC dans la progression tumorale. À terme, ils devraient permettre d’identifier des anomalies génétiques et fonctionnelles, potentiellement « ciblables » par des médicaments.

Dans une revue qui vient de paraitre dans Cells, Tala Tayoun, Françoise Farace et leurs collaborateurs de l’UMR-S 981 (INSERM/UPSud/Gustave Roussy, Villejuif) présentent les différents modèles établis à partir de CTC de patients dans divers types de cancer. Les chercheurs discutent : (a) les différentes technologies d’enrichissement et d’isolation des CTC adaptées dans ce contexte, (b) les caractéristiques des CTC utilisées pour établir ces modèles, (c) les modalités d’injection de ces cellules dans la souris, et (d) le taux de succès de ces travaux. Enfin, ils discutent la façon dont ces modèles, reflet de l’hétérogénéité tumorale, peuvent faciliter la compréhension de la progression de la maladie à des stades avancés.

Contact : tala.tayoun@gustaveroussy.fr

Depuis quelques années, des stratégies visant à renforcer la résilience au stress afin de protéger contre l’apparition des troubles psychiatriques induits par le stress chez les populations à risque ont vu le jour. Dans un premier travail collaboratif entre l’équipe « Dépression, Plasticité & Résistance aux Antidépresseurs » du CESP (UMR-S 1178 INSERM/UPSud, Faculté de Pharmacie, Châtenay-Malabry) et le laboratoire du Dr Christine Denny (Columbia University, USA), les chercheurs ont démontré que contrairement à un antidépresseur classique, la Fluoxétine, la (R, S)-Kétamine prévenait l’apparition d’un phénotype dépressif lorsqu'elle était administrée une semaine avant un stress (Brachman et al., 2016).

Dans une étude plus récente, les chercheurs ont démontré que les agonistes du récepteur de la sérotonine 4 (5-HT4R) présentaient des propriétés anxiolytiques rapides (voir notre info du 25 août). Sachant que les troubles anxieux constituent non seulement un facteur de risque de développer des pathologies dépressives, mais aussi de renforcer leur sévérité, ils ont examiné, dans une nouvelle publication parue dans Neuropsychopharmacology, si l’activation du récepteur 5-HT4R pouvait présenter des propriétés prophylactiques contre le conséquences d’un stress.

Pour cela, les chercheurs ont étudié dans deux souches de souris, si l’activation du 5-HT4R, par trois agonistes (RS-67 333, prucalopride ou PF-04995274) réduisait les conséquences d’un stress induit par l'administration de corticostérone chronique (CORT) ou par un test de conditionnement à la peur (CFC). Ils ont montré que chez les souris C57BL/6N, l'administration chronique de RS-67 333 a atténué les changements de poids induits par CORT et a protégé contre les comportements dépressifs et anxieux. Chez les souris 129S6/SvEv, le RS-67 333 a atténué les conséquences comportementales induite par le CFC. Des résultats similaires ont été retrouvés avec le prucalopride et le PF-04995274. Les enregistrements électrophysiologiques consécutifs à l'administration de prucalopride ont révélé que, comme pour le (R, S) kétamine, ou les deux la transmission synaptique médiée par le récepteur AMPA dans la région CA3 de l’hippocampe était modifiée. Ces données montrent qu’outre la (R, S) -kétamine, les agonistes du 5-HT4R pourraient être une nouvelle cible pour le développement de médicaments prophylactiques.

Ce travail, financé par la Fondation Deniker et la Brain & Behavior Research Foundation, fait aussi l’objet d’un brevet provisionnel entre Columbia University et l’Université Paris-Sud sur l’utilisation en prophylactique de la (R, S)-Kétamine et d’autres composés afin de lutter contre les troubles psychiatriques liés au stress.

Contact : denis.david@u-psud.fr

Les cyanobactéries sont parmi les organismes photosynthétiques les plus abondants dans les océans and lacs. Comme les plantes et les algues elles convertissent l’énergie solaire en énergie chimique tout en produisant de l’oxygène. Cependant la lumière devient nocive lorsque l’excitation atteignant les centres réactionnels photosynthétiques excède les capacités de l’organisme à utiliser cette énergie. Pour se protéger d’un tel phénomène, les cyanobactéries convertissent une partie de l’énergie qu’elles collectent sous forme de chaleur.

L'élément clé dans ce mécanisme de photoprotection est une protéine soluble photoactive qui attache un pigment, le caroténoïde : l'Orange Carotenoid Protein (OCP). L’OCP est composée d’un domaine N terminal et d’un domaine C terminal reliés entre eux par une longue boucle de liaison flexible (linker). Dans l’obscurité, l’OCP est sous sa forme orange inactive dans laquelle les deux domaines de la protéine ont une forte interaction. Sous une forte lumière bleu-vert l’OCP est activée et convertie dans sa forme rouge active dans laquelle les domaines sont séparés (forme ouverte) permettant au domaine N-terminal d’interagir avec le phycobilisome (le complexe collecteur d’énergie lumineuse des cyanobactéries) et dissiper l’excès d’énergie sous forme de chaleur.

La compréhension des déterminants moléculaires qui contrôlent le « photocycle » de l’OCP permettra de concevoir des photoswitchs utilisables en biologie cellulaire (contrôle par la lumière d'enzymes et activités cellulaires ciblées) avec des applications dans la biologie de synthèse et les études in situ.

A cette fin, l’équipe de l’I2BC (Gif-sur-Yvette) dirigée par Diana Kirilovsky a réalisé une étude évolutive et fonctionnelle de la famille des OCPs : OCP1, OCP2 and OCPX. Dans une étude qui vient de paraitre dans Nature Plants, les chercheurs ont comparé les propriétés biochimiques des OCPs en réalisant pour la première fois une étude fonctionnelle d’OCPX. L’ensemble des résultats obtenus a mis en évidence le rôle clé tenu par le « linker » au cours de l’histoire évolutive des OCPs en permettant un photocycle complet. Il a de plus permis de proposer un nouveau modèle évolutif où l’OCP ancestrale s’est diversifiée en OCPX et l’ancêtre des OCP1 et OCP2 qui se sont diversifiées dans un second temps.

Légende Figure : Modèle proposé pour l'évolution des OCPs.  Les domaines ancestraux pouvaient interagir entre eux et former des complexes OCP-like capables d’une photoactivation irréversible. La fusion des domaines par addition d'une boucle flexible (linker) a permis la mise en place d'un photocycle complet (incluant la désactivation de la protéine). Cet OCP primitive a divergé en OCPX et l’ancêtre des modernes OCP1 et OCP2 (I). Après, une nouvelle divergence (II) a permis l’apparition d’OCP1 et OCP2 qui ont perdu ou gagné de caractéristiques de la primitive OCP.   

Contact : diana.kirilovsky@cea.fr ou diana.kirilovsky@i2bc.paris-saclay.fr

L'auxine est une hormone végétale qui contrôle une myriade de processus physiologiques et développementaux chez les plantes dont la rhizogénèse adventive. Chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, la régulation de l'expression génique par l'auxine est médiée par 23 facteurs de transcription AUXIN RESPONSE FACTOR (ARF) dont l'activité transcriptionnelle est réprimée par 29 protéines Aux/IAA (auxine/ acide indole acétique), eux-mêmes formant des complexes corécepteurs avec l'une des six protéines à boîte F "TRANSPORT INHIBITOR1/AUXIN-SIGNALLING F-BOX" (TIR1/AFB). Il avait été préalablement montré que les facteurs de transcription ARF6 et ARF8 contrôlent positivement l'initiation des racines adventives (RA) en amont de la signalisation du jasmonate.

Dans un article paru dans Molecular Plant, Catherine Bellini (Institut Jean-Pierre Bourgin – IJPB, INRA Centre de Versailles Grignon, Versailles) et ses collaborateurs de l’Umeå Plant Science Centre (Université d’Umeå, Suède) ont démontré que les protéines IAA6, IAA9 et IAA17 interagissent physiquement avec ARF6 et/ou ARF8 pour réguler leur activité transcriptionnelle; et que deux des six protéines à boîte F, TIR1 et AFB2, sont des régulateurs positifs de l'initiation des RA en amont de ARF6 et ARF8 et de la voie de signalisation du jasmonate. Il est proposé que TIR1 joue un double rôle dans le contrôle de la biosynthèse et de la conjugaison du jasmonate, car plusieurs gènes de biosynthèse du jasmonate sont induits chez le mutant tir1-1. Il est proposé qu'en présence d'auxine, TIR1 et AFB2 forment des complexes co-récepteurs de l'auxine avec IAA6, IAA9 et/ou IAA17 pour moduler l'homéostasie du jasmonate et ainsi contrôler l'initiation des RA.

Légende figure : La rhizogénèse adventive est contrôlée par un équilibre subtil entre des ARF activateurs et répresseur agissant en amont de la voie de signalisation du jasmonate (JA). (A) Dans des conditions stables il y a un équilibre entre les régulateurs positifs ARF6 et ARF8 et le régulateur négatif ARF17. Les trois ARFs sont régulés au niveau transcriptionnel et post-transcriptionnel (Gutierrez et al., 2009), et leur dégradation via le protéasome contribue à maintenir cet équilibre. Les protéines IAA6, IAA9 and IAA17 répriment l'activité transcriptionnelle de ARF6 et ARF8. Le régulateur négatif ARF17 soit interagit avec ARF6 et/ou ARF8 pour réprimer leur activité transcriptionnelle soit entre en compétition pour les éléments the AuxRE dans les promoteurs des gènes GH3. La protéine TIR1 a un double rôle et contrôle également la biosynthèse du JA via une voie de signalisation qui reste à identifier.

(B) Quand la concentration de l'auxine augmente les protéine Aux/IAA forment un complexe co-récepteur de l'auxine avec les protéines TIR1 et/ou AFB2 ce qui induit leur dégradation via le protéasome 26S. Dans ce cas, l'activité transcriptionnelle des protéines ARF6 et ARF8 est libérée. L'équilibre est déplacé en faveur des régulateurs positifs qui induisent l'expression des gènes GH3. L'inhibition de la biosynthèse du JA via TIR1 est également augmentée. L'augmentation de la conjugaison du JA par les protéines GH3 et la réduction de sa biosynthèse via TIR1 ont pour conséquence de réduire la quantité de JA donc sa voie de signalisation ce qui favorise le développement des ravines adventives.

Contact : catherine.bellini@inra.fr