Life Sciences Université Paris-Saclay

Legume plants are able to interact with rhizobia soil bacteria to establish on their root system a new organ where bacteria will be hosted. This allows this specific group of plants to use atmospheric nitrogen when soils are deprived of this essential resource thanks to a symbiotic interaction with these bacteria. This allows legume plants to survive on poor soils even in the absence of nitrogen fertilizers, and explains their ability to biologically enrich soils for example during culture rotation agronomic practices. In a recent review published in Trends in Plant Science, Florian Frugier and his team at IPS2 (Institute of Plant Sciences – Paris Saclay), CNRS, INRA, Université Paris-Sud, Université Paris-Diderot, Université d’Evry, Université Paris-Saclay, Bâtiment 630, Gif-sur-Yvette) highlight the tremendous knowledge that was gained on the recognition between the two symbiotic partners and the processes of root infection and nodule organogenesis, focusing on the key function of a plant hormone, cytokinins. This knowledge contributes to understand why atmospheric nitrogen-fixing nodule organ development is only restricted to legume roots, with the aim of biotechnologically transferring this capacity to non-legume plants such as cereals which growth relies mostly on nitrogen fertilizers inputs.

Contact : florian.frugier@ips2.universite-paris-saclay.fr

Plants are able to generate large leaf surfaces that act as two-dimensional solar panels with a minimum investment in building material, thanks to a hydrostatic skeleton. This requires high intracellular pressures (up to 1 MPa), which depend on the presence of strong cell walls. The walls of growing cells (also called primary walls), are remarkably able to reconcile extreme tensile strength (up to 100 MPa) with the extensibility necessary for growth. All walled organisms are confronted with this dilemma — the need to balance strength and extensibility — and bacteria, fungi and plants have evolved independent solutions to cope. In this review article published this week in Current Biology, Herman Höfte and Aline Voxeur (Institut Jean-Pierre Bourgin, INRA/CNRS/AgroParisTech/UPSaclay, Versailles) discuss general principles underlying the architecture and growth of the plant cell wall, and the ongoing questions in the field.

Contact : hermanus.hofte@inra.fr

Une équipe internationale a découvert les effets protecteurs inattendus d’un médicament, le salbutamol, utilisé contre l’asthme dans le cadre de la maladie de Parkinson. Clemens Scherzer et ses collègues du département de neurogénomique du Brigham and Women’s Hospital et de la Faculté de médecine de Boston, dont les travaux sont publiés dans la revue Science, ont recherché des substances capables de freiner la production d’alpha-synucléine. En étudiant 1 126 molécules (médicaments, produits naturels, vitamines, suppléments alimentaires), les chercheurs ont constaté que des médicaments utilisés dans l’asthme, appelés « agonistes bêta2 adrénergiques » (ou « bêta2-stimulants »), réduisent l’expression du gène de l’alpha-synucléine. Ils ont constaté, auprès de Norvégiens traités avec cet antiasthmatique, que le risque de développer la maladie de Parkinson était diminué de 34%.

Lien article : http://science.sciencemag.org/content/357/6354/891

L’endométriose, caractérisée par la présence de tissu utérin en dehors de la cavité utérine, est une maladie gynécologique fréquente : elle touche entre 6 et 10 % des femmes, chez lesquelles elle provoque de fortes douleurs pelviennes. À partir de l’étude E3N3 (Étude épidémiologique auprès de femmes de l’Éducation nationale, gérée par une équipe Inserm et soutenue par la MGEN, Gustave-Roussy et la Ligue contre le cancer), qui inclut près de 100.000 femmes, Marina Kvaskoff, épidémiologiste au CESP (UMR-S 1018, Faculté de médecine, UPSud/UVSQ/INSERMUPSaclay à Villejuif), et ses collègues se sont penchés sur la question du lien entre l’endométriose et les mesures anthropométriques (taille, poids, mensurations…) dans le temps. Dans une étude qui vient de paraître dans Human Reproduction, ils montrent que plus l’indice de masse corporelle est élevé à l’âge de 8 ans et à la puberté, plus le risque d’endométriose est faible, tandis qu’une grande taille est associée à un risque plus important d’endométriose. En outre, ils ont découvert que ce risque est d’autant plus grand que le buste est long. Ce paramètre corporel étant défini par les taux d’hormones sexuelles à la puberté, cette observation suggère un lien entre endométriose et hormones. Ces résultats apportent un éclairage nouveau sur l’origine biologique potentielle de la maladie, qui, bien que bénigne, est un facteur de risque pour le cancer des ovaires, les mélanomes et l’infertilité.

La figure montre l'évolution des mensurations (représentées par les silhouettes) à travers les âges.

Contact : marina.kvaskoff@gustaveroussy.fr

Microalgae make hydrocarbons. In searching for the enzyme responsible, Sorigué et al. found a glucose-methanolcholine oxidoreductase (see the Perspective by Scrutton). Expression of the enzyme in Escherichia coli showed that hydrocarbon production requires visible light. In fact, the enzyme requires a constant input of blue photons to carry out its catalytic reaction. A long hydrophobic tunnel in the enzyme stabilizes the fatty acid substrates in proximity to the flavin adenine dinucleotide cofactor.

Comment le cerveau fait-il pour démêler les milliers de parfums que nous croisons au cours de notre vie ? Dans un article paru récemment dans la revue Elife, les équipes d’Alexander Fleischmann (Collège de France, Paris) et Brice Bathellier (Unité Neuroscience Information et Complexité (UNIC), CNRS, Gif sur Yvette) ont appliqué de nouvelles méthodes d’optique et de traitement du signal pour imager à haute résolution chez la souris les populations de neurones qui codent pour différentes odeurs. Cette approche a permis de faire des découvertes importantes sur la manière dont le cerveau extrait l’identité d’une odeur indépendamment de sa concentration.

Contact : bathellier@unic.cnrs-gif.fr

Peut-on prédire le risque de mortalité des personnes sous fortes doses de sédatifs ? C’est ce qu’ont voulu savoir Tarek Sharshar et son équipe (unité 1173 Inserm/UVSQ/UPSaclay - Infection et inflammation) en menant une étude pilote d’observation dans les unités de soins intensifs de l’Hôpital Raymond-Poincaré de Garches et de l’Hôpital Beaujon de Clichy qui vient d'être publiée dans Ann Intensive Care. L’activité cérébrale a été mesurée chez des patients en réanimation qui nécessitaient de fortes doses de sédatifs. La méthode choisie permet de vérifier la qualité de la conduction de l’information, sous forme de potentiels électriques, dans le système nerveux après une stimulation : l’observation de délais éventuels constitue le reflet d’un dysfonctionnement de la voie en question. Résultat ? Un retard dans les voies sensitives est corrélé à une mortalité plus élevée, et un allongement du temps de conduction des voies auditives pourrait être une indication de la survenue d’un retard de réveil ou d’un syndrome confusionnel après l’arrêt de la sédation. Alors que l’état neurologique est difficilement évaluable lors d’une sédation profonde, ces travaux sont les premiers à pouvoir évaluer précocement un pronostic vital et neurologique chez ces patients dans un état grave. D’autres centres hospitaliers devraient bientôt être impliqués dans l’étude.

Contact : tarek.sharshar@aphp.fr

Les virus enveloppés libèrent leur génome dans le cytoplasme de la cellule hôte par fusion membranaire. Cette étape est catalysée par une glycoprotéine virale qui subit une transition structurale de grande ampleur depuis un état de départ (dit pré-fusion) vers un état final (dit post-fusion). Durant ce changement de conformation, la protéine va exposer des motifs hydrophobes qui vont pouvoir interagir avec la membrane cellulaire et la déstabiliser. Si les structures des états pré- et post-fusion ont été caractérisées pour de nombreuses glycoprotéines virales, les états intermédiaires formés durant la transition structurale restent très mal connus. Trois équipes de l’Institut de biologie intégrative de la cellule (I2BC - CNRS/Université Paris-Sud/CEA/UPSaclay) ont déterminé la structure cristallographique d’intermédiaires pour la glycoprotéine du virus Chandipura, un rhabdovirus que l’on rencontre principalement en Inde et qui est responsable d’encéphalites mortelles chez les enfants. Certains de ces intermédiaires ont par ailleurs pu être observés à la surface des particules virales par microscopie électronique et tomographie. Ces travaux publiés dans The EMBO Journal permettent de comprendre le fonctionnement de la machinerie de fusion d’un virus enveloppé à un niveau de détail sans précédent. Ils fournissent aussi des outils qui seront utiles pour concevoir de nouvelles molécules antivirales ciblant la machinerie de fusion des rhabdovirus qui comptent parmi eux des virus pathogènes pour l’homme (tel par exemple le virus de la rage).

Légende figure : Représentation en ruban de la structure des différentes conformations prises par un protomère de la glycoprotéine des rhabdovirus au cours de la transition structurale. La structure pré-fusion est celle de la glycoprotéine du Virus de la Stomatite Vésiculaire (VSV) car la structure pré-fusion du virus Chandipura (CHAV) est inconnue. La protéine est colorée par domaines. Les flèches permettent de visualiser les différences majeures entre la structure pré-fusion et celle de l’intermédiaire précoce, d’une part, et, d’autre part, entre la structure post-fusion et celle de l’intermédiaire tardif.

Contacts : Yves.GAUDIN@i2bc.paris-saclay.fr ; Jean.LEPAULT@i2bc.paris-saclay.fr ; Stephane.BRESSANELLI@i2bc.paris-saclay.fr

Spindle microtubules are well known to orchestrate the segregation of chromosomes during egg development. But the other major cytoskeletal component, actin, has not been thought to play a role in this process. Mogessie and Schuh examined how chromosomes are segregated in mammalian cells (see the Perspective by Maiato and Ferrás). Instead of using an entirely microtubule-dependent mechanism, mammalian oocytes use a second spindle that is made of F-actin to segregate their chromosomes correctly. Actin associated with the spindle bundles microtubules into functional kinetochore fibers, the key structures that drive chromosome segregation. Increasing or decreasing the number of actin filaments in the spindle causes an imbalance in kinetochore fiber bundling, which results in chromosome segregation errors and aneuploidy, a frequent cause of miscarriage and Down syndrome in humans.

Science , this issue p. [eaal1647][1]; see also p. [756][2]

[1]: /lookup/doi/10.1126/science.aal1647
[2]: /lookup/doi/10.1126/science.aao2461

Qu’ils soient bénéfiques ou non, les biofilms sont présents partout : d’après l’Institut national de la santé (NIH), ils seraient responsables de 80% des infections chez l’Homme. Dans ces cas, l’infection est d’autant plus difficile à traiter que cette organisation est tolérante aux antimicrobiens. Les biofilms agissent en effet comme une bulle de protection pour les microorganismes les préservant de la sécheresse, des composants toxiques et polluants, leur permettant ainsi de se diversifier et de se développer.

En étudiant le fonctionnement des biofilms, les chercheurs en microbiologie de l’Institut Micalis (INRA de Jouy-en-Josas, UPSaclay), ont eu l’idée d’utiliser leurs propriétés au service de l’Homme et en particulier pour la protection des cultures. Le principe est de remplacer les produits traditionnellement utilisés par des biofilms de micro-organismes permettant de lutter contre les pathogènes des cultures, appelés « agents de bio-contrôle ». Les agents de bio-contrôle sont déjà présents sur le marché agricole, principalement en Europe et en Amérique du nord. Biofongicides, biobactéricides et biofertiliseurs sont produits à partir de bactéries comme Bacillus amyloliquefaciens ou Bacillus subtilis, sécrétant des substances comme la surfactine, la fengycine ou l’iturine, qui peuvent être utilisés sur de nombreuses cultures (blés, champignons de Paris, avocats, fleurs, arbres fruitiers, vignes…).

Contacts : romain.briandet@inra.fr ou caroline.pandin@inra.fr

Adenosine triphosphate (ATP) has well-characterized roles in providing energy for biochemical reactions within cells. Patel et al. find that ATP may also enhance protein solubility, which could help explain why such high concentrations of ATP are maintained in cells (see the Perspective by Rice and Rosen). Protein concentrations in cells can exceed 100 mg/ml. The authors found that ATP at concentrations found in cells could act as a hydrotrope to help solubilize hydrophobic proteins. The results raise the possibility that ATP concentrations could influence processes such as protein aggregation that occur in disease or liquid-liquid phase separations that occur within cells.

Patel A, Malinovska L, Saha S, Wang J, Alberti S, Krishnan Y, et al. ATP as a biological hydrotrope. Science 2017;356:753-756.

The vitamin K-dependent zymogen factor X (FX) is best known for its central role in hemostasis. Its functional deficiency is associated with a severe bleeding tendency, including epistaxis, hemarthrosis and gastro-intestinal bleedings. However, FX also contributes to processes beyond hemostasis, as was first recognized from the partial embryonic lethality of FX-deficient mice that was seemingly unrelated to bleeding complications. Other examples of non-hemostatic functions for FX include an inhibitory effect on angiogenesis, a regulatory role in the immune response towards viral infections, and the stimulation of proinflammatory and profibrotic responses in fibroblasts. The multiplicity of biological functions of FX emphasizes the importance to understand how physiological levels of FX are being maintained. In search for these mechanisms, Vincent Muczynski and his colleagues at the hospital of Kremlin-Bicêtre (Inserm-UPSud UMR-S 1176) have previously discovered that the regulatory mechanism in this regard is quite unusual compared to other proteins, and strongly depends on an interaction between FX and macrophages. Indeed, it was surprising that the association of coagulation FX to the macrophage-Scavenger Receptor class A member I (SR-A1) resulted in an accumulation of FX at the cell surface rather than in its internalization and degradation.

In an article that just appeared in Blood, Vincent Muczynski and his colleagues investigated the mechanism allowing FX to remain at the macrophage surface while being bound to SR-A1, hypothesizing that another partner is needed to prevent internalization of the FX/SR-A1 complex. Using mass-spectrometry and co-immunoprecipitation approaches they identified pentraxin-2 (PTX2) also known as serum amyloid P (SAP) as a so far unidentified FX-binding protein, the two proteins circulating as a FX/PTX2 complex in the plasma. PTX2 or SAP is the identical serum form of amyloid P component (AP), a 25kDa pentameric protein first identified as the pentagonal constituent of in vivo pathological deposits called "amyloid", thought to be an important contributor to the pathogenesis of a related group of diseases called the Amyloidoses. Using isolated macrophages, SR-A1-KO mice and shRNA-mediated inhibition of PTX2 expression, they demonstrated that FX/PTX2 complex formation is essential to maintain normal FX levels and to prevent its uptake by the macrophage-receptor SR-A1. The interdependency of FX and PTX2 plasma levels may be of clinical relevance in perspective of ongoing clinical trials, in which plasma-depletion of PTX2 is used as a therapeutical approach in the management of systemic amyloidosis.

Contact: olivier.christophe@inserm.fr

Les thérapies ciblées sont dirigées contre une dérégulation spécifique de la cellule tumorale et de ce fait ne sont effectives que pour des sous-populations de patients ayant ce défaut. Leur développement a conduit à l’essor de nouvelles méthodes pour sélectionner ces patients à partir de biomarqueurs spécifiques. Dans un article publié dans le dernier Cancer Research, l’équipe de Marie Dutreix (UMR "ETIC", Institut Curie, Université Paris Sud, Université Paris-Saclay, Orsay) démontre que la fréquence de micronoyaux dans les cellules tumorales prédit une bonne réponse à l’inhibiteur de réparation AsiDNA. En effet, il est possible d’identifier les tumeurs ayant une forte instabilité génétique à partir de la fréquence des cellules contenant un petit noyau additionnel dans leur cytoplasme. Cette technique facilement utilisable et peu coûteuse peut s’appliquer sur des prélèvements de type biopsie et révèle des événements d’instabilité récents contrairement aux analyses génomiques classiques.

Contact : marie.dutreix@curie.fr

Gain-of-function CXCR4 mutations that affect homologous desensitization of this G-protein coupled receptor have been reported in the WHIM Syndrome (WS), a rare immunodeficiency characterized notably by lymphopenia. In an article that has been recently published in the Journal of Experimental Medicine, two teams of INSERM-Université Paris-Saclay (U996, Clamart and U1170, Villejuif) together with clinical departments (Besançon, Lyon and Paris) have highlighted by using a relevant knock-in mouse model and samples from WS patients that efficient CXCR4 desensitization is critical for lymphoid differentiation of hematopoietic stem and progenitor cells. Impairment of this key mechanism accounts for the lymphopenia observed in mice and likely in WS patients.

Contact : karl.balabanian@u-psud.fr

Dans un article publié récemment dans PLoS Biology, l'équipe de Denis Le Bihan (NeuroSpin, Institut Joliot, CEA, Gif-sur-Yvette) vient de montrer le lien entre le gonflement des neurones et leur activité. Cette étude dévoile un nouveau moyen de mesurer cette activité grâce à l’IRM de diffusion, dont Denis Le Bihan est l'inventeur, et ouvre de nouvelles perspectives à la compréhension des mécanismes cérébraux régissant l’état de conscience.

Pour plus d'infos, voir : https://www.universite-paris-saclay.fr/fr/actualite/le-cerveau-sur-ecoute-grace-a-lirm-de-diffusion

Contact : denis.lebihan@gmail.com

Genome editing has potential for the targeted correction of germline mutations. Here we describe the correction of the heterozygous MYBPC3 mutation in human preimplantation embryos with precise CRISPR–Cas9-based targeting accuracy and high homology-directed repair efficiency by activating an endogenous, germline-specific DNA repair response. Induced double-strand breaks (DSBs) at the mutant paternal allele were predominantly repaired using the homologous wild-type maternal gene instead of a synthetic DNA template. By modulating the cell cycle stage at which the DSB was induced, we were able to avoid mosaicism in cleaving embryos and achieve a high yield of homozygous embryos carrying the wild-type MYBPC3 gene without evidence of off-target mutations. The efficiency, accuracy and safety of the approach presented suggest that it has potential to be used for the correction of heritable mutations in human embryos by complementing preimplantation genetic diagnosis. However, much remains to be considered before clinical applications, including the reproducibility of the technique with other heterozygous mutations.