Décoder les voies métaboliques et la signalisation du rétinol par une stratégie de chimie bioorthogonale – ROLinMAP

La vitamine A (rétinol) est un micronutriment essentiel pour le bon développement embryonnaire et les processus physiologiques chez les vertébrés. Une carence en vitamine A ou une exposition excessive aux rétinoïdes (analogues naturels et synthétiques du rétinol et de ses métabolites) sont des menaces pour la santé humaine et sont impliquées dans la physiopathologie de diverses maladies. Les fonctions très diverses de la vitamine A nécessitent un contrôle hautement régulé et à divers niveaux de sa disponibilité, de son métabolisme et de sa signalisation. Bien que ces processus aient été assez largement étudiés, ils sont loin d'être élucidés, et les connaissances se limitent à certains organes ou tissus, dont le foie, les yeux ou le tissu adipeux, alors que peu de données sont disponibles pour le cerveau et les structures neuronales adultes. Une avancée de ces connaissances pourrait être importante pour mieux comprendre la physiopathologie de certaines maladies neurodégénératives comme la maladie de Huntington ou de Parkinson, ou les symptômes neurologiques et psychiatriques associés à la consommation chronique d'alcool, tous rapportés comme associés à une signalisation rétinoïde altérée dans différentes régions du cerveau. L'objectif de ce projet est de mieux comprendre les bases moléculaires du métabolisme et de la signalisation des rétinoïdes, y compris leur stockage et leur transport inter- et intra-cellulaire, dans des conditions physiologiques et pathologiques, en se concentrant principalement sur le cerveau et le tissu neural. Précisément, nous développerons une nouvelle méthode pour étudier la signalisation par les rétinoïdes qui permettra de répondre à certaines questions fondamentales, dont celle de la diversité des rétinoïdes endogènes actifs, leur structure, leur spécificité moléculaire et biologique, et leur répartition cellulaire et sub-cellulaire. Pour cela, nous synthétiserons tout d’abord des rétinoïdes contenant un groupe azoture biologiquement inerte, leur offrant une réactivité particulière vis-à-vis de sondes chimiques qui seront élaborées, synthétisées et validées dans plusieurs applications. Plus précisément, ces sondes permettront la détection à haute sensibilité et la capture de métabolites naturels du rétinol pouvant être difficiles à détecter car présents en de trop faibles proportions. Elles permettront de plus le développement d’approches d'imagerie optique à haute résolution, afin de caractériser la distribution des rétinoïdes au niveau cellulaire et subcellulaire, et d'identifier les protéines interagissant avec ces rétinoïdes et impliquées dans leur stockage, leur mobilité ou leurs actions. Ces analyses sur modèles cellulaires et animaux devraient largement contribuer à la compréhension des activités pléiotropiques de la vitamine A et des rétinoïdes dans des contextes physiologiques ou pathologiques. En utilisant des modèles expérimentaux in vitro et in vivo déjà établis, ces technologies seront une plus-value inestimable pour l'étude des voies métaboliques impliquant la vitamine A et ses dérivés, notamment par l'identification de nouveaux métabolites et protéines impliqués dans cette voie, et leur implication dans le contrôle de la prolifération, la différenciation et les fonctions cellulaires. Ces nouveaux métabolites pourraient être pertinents pour le diagnostic ou le traitement de certains troubles du système nerveux. Fait important, le projet fournira aussi une preuve de concept pour de nouvelles stratégies d'analyses intégratives des processus biologiques, qui pourraient être appliquées virtuellement à tout type de biomolécules. En résumé, les analyses de modèles cellulaires et murins au cours de ce projet devraient relier la diversité et la distribution des rétinoïdes aux activités pléiotropiques de la vitamine A en conditions physiologiques et pathologiques.