Une collection de sondes fluorescentes pour étudier la production de Formes Réactives de l’Oxygène au niveau de la cellule unique – ROSAS

Des milliards d’années de photosynthèse ont conduit à une atmosphère riche en oxygène, au sein de laquelle l’évolution de la chaîne respiratoire et de la vie aérobie sont devenues possibles. Ces événements ont permis l’apparition de formes de vie dites "supérieures". L’utilisation de l’oxygène comme accepteur d’électrons conduit cependant à la formation concomitante d’espèces de l’oxygène partiellement réduites hautement réactives, telles que le peroxyde d’hydrogène, l’anion superoxyde, et le radical hydroxyle. Ces espèces, que l’on nomme Formes Réactives de l’Oxygène (FRO), induisent des lésions oxydatives au sein des macromolécules biologiques, conduisant à terme à (i) la mort ou à (ii) la perte apparente de la capacité à croître sur boite de Pétri pour les bactéries. Paradoxalement, les FRO, et plus spécialement H2O2, possèdent également des propriétés de signal biologique. Afin d’élucider le rôle biologique des FRO ainsi que leur impact toxicologique, il est nécessaire de pouvoir apprécier leur abondance au sein d’une cellule ainsi que de ses compartiments.
Ce projet fondamental vise à développer une nouvelle collection intégrée de sondes moléculaires (boîte à outils) pour l’étude par imagerie in vivo (microscopie à épifluorescence) au niveau de la cellule unique de la présence de FRO. Cette tâche impliquera le design, la synthèse, la caractérisation et la validation de nouvelles sondes sensibles aux FRO.
En ce qui concerne les objectifs biologiques, nous ciblons une meilleure compréhension de la façon dont chaque bactérie fait face au stress oxydant induit par la procédure de dénombrement sur boite de Pétri, et comment cette réponse affecte son devenir au cours de la croissance sur boite de Pétri. Pour ce faire, nous utiliserons les bactéries Escherichia coli et Legionella pneumophila comme organismes modèles pour l’étude des mécanismes de base sous-jacents à l’apparente perte de capacité, chez des bactéries viables, à former des colonies sur boite de Pétri.
Nous pensons de plus que les outils et stratégies que nous développerons pourront trouver des applications dans d’autres domaines de recherche biologique, pour lesquels l’utilisation de sondes fluorescentes spécifiques de FRO pourrait s’avérer utile. Plusieurs équipes de biologie (en France et à l’étranger) ont d’ailleurs déjà contacté le partenaire 3, dans le but de pouvoir utiliser ces futures sondes fluorescentes. Une fois convenablement protégés (brevets), ces nouveaux outils moléculaires seront mis à la disposition de la communauté scientifique par la publication des résultats, ainsi que par la commercialisation si celle-ci semble intéressante. Une recherche dans PubMed (mots clefs : (hydrogen peroxide or superoxide) and fluorescent probe) montre que plus de 2000 publications sont référencées, avec une croissance clairement exponentielle du nombre de publications au cours des 5 dernières années, montrant un intérêt évident pour ce domaine. De plus, plusieurs compagnies (Molecular probes, Sigma Aldrich, Invitrogen, Cayman…) commercialisent des sondes fluorescentes pour détecter les FRO, indiquant également un évident intérêt économique. Pour toutes ces raisons, nous pensons que notre projet arrive au moment opportun et présente un intérêt majeur.