Caractérisation à l'échelle atomique de protéines amyloïdogéniques dans des mini-cerveaux. – InOrganoids-NMR

Nous proposons d'établir la détection résidu-spécifique par RMN de l’alpha-synucléine (aSyn) dans des organoïdes cérébraux, et d'en illustrer les premières applications. L’aSyn est retrouvée agrégée chez les patients atteints de la maladie de Parkinson. Nous ne comprenons pas précisément les événements conduisant à cette agrégation corrélée à des défauts neuronaux. Une profusion d'informations existe sur l’aSyn et ses partenaires à haute résolution sur des protéines purifiées, et à plus basse résolution dans des cellules/animaux, donnant un aperçu précieux mais encore insuffisant de leurs structures (patho)physiologiques et de leurs rôles en conditions saines et pathologiques.
La «RMN in-cell» peut relier les spectroscopies/microscopies standards, en fournissant des informations résidu-spécifique sur les structures, dynamiques et interactions des protéines dans les cellules. Nous l‘étendrons à un modèle avancé du cerveau humain, i.e. les organoïdes cérébraux. La "RMN dans les organoïdes" sera non destructive et permettra de mieux cerner les événements moléculaires précoces des maladies amyloïdes.
Nous i) produirons des organoïdes génétiquement manipulées pour permettre l'expression inductible de l’aSyn, ii) induirons la production d’aSyn en présence d’acides aminés 13C/15N, iii) détecterons la 13C/15N-aSyn dans ces organoïdes grâce à un filtre RMN 13C/15N. Cela permettra un suivi RMN longitudinal de la structure et des interactions de l’aSyn dans des conditions variables (ici : stress oxydatif ou suppression des chaperons), en parallèle avec l’analyse 3D par microscopie de fluorescence à feuillets de lumière.
Le consortium a déjà établi de tels schémas expérimentaux, avec des cellules adhérentes pour la RMN in-cell, ou en exprimant des mutants de Tau en organoïdes cérébraux. En combinant les compétences, nous pourrons réaliser des études intégratives, de l’atome au micron, et révéler des informations inédites sur l’aSyn face au vieillissement des cellules.