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PROfilage PROtéomique REDox quantitatif et résolu en temps chez les eucaryotes unicellulaires – REDPRO2

Profilage Protéomique Redox : une nouvelle technologie pour la compréhension de la signalisation cellulaire

Les modifications redox des protéines jouent un rôle majeur dans la signalisation cellulaire et sont impliqués dans un large spectre de maladies humaines. Ce projet vise à utiliser une technologie innovante de protéomique combinée à la modélisation bioinformatique afin de révéler la dynamique des réseaux de signalisation redox

Vers une compréhension des réseaux de signalisation redox

Les cellules possèdent un réseau complexe de voies de signalisation et de réponses adaptatives qui leur permettent de survivre et de s'adapter aux variations environnementales. La nitrosylation et la glutathionylation ont récemment émergé comme des éléments clés jouant un rôle majeur dans de nombreux processus cellulaires fondamentaux et impliqués dans un large spectre de maladies humaines. De plus en plus d’éléments suggèrent l'existence d'un réseau complexe de voies de signalisation redox avec de nombreuses interconnexions entre les différents types de modifications redox qui restent largement inexplorées. Nous pensons que mettre à jour ces interconnexions et analyser les mécanismes moléculaires sous-jacents est crucial pour obtenir une compréhension plus complète et plus précise du réseau complexe des voies de régulation redox et des mécanismes de régulation et de signalisation cellulaire. <br />L'objectif de ce projet est d'étudier in vivo, en utilisant une technologie innovante de protéomique, la dynamique de la nitrosylation et de la glutathionylation. La méthode permettra la détection quantitative et résolue en temps des deux modifications qui seront analysées simultanément et spécifiquement à partir de chaque échantillon. Cette technologie sera combinée à la modélisation bioinformatique pour mettre à jour une première ébauche du réseau redox associé à des réponses à diverses conditions physiologiques ou à différents fonds génétiques dans deux eucaryotes unicellulaires modèle: l'algue verte Chlamydomonas reinhardtii et la levure Saccharomyces cerevisiae, y compris un modèle levure de l'ataxie de Friedreich, une maladie neurodégénérative associée à une modification du statut redox cellulaire. En révélant les principaux aspects de la dynamique du réseau redox, ce projet devrait modifier profondément notre connaissance des mécanismes de signalisation cellulaire et ainsi avoir un impact important à la fois pour la recherche fondamentale et la recherche biomédicale.

La méthode permettra la détection quantitative et résolue en temps des deux modifications redox qui seront analysées simultanément et spécifiquement à partir de chaque échantillon. Cette technologie sera combinée à la modélisation bioinformatique pour mettre à jour une première ébauche du réseau redox associé à des réponses à diverses conditions physiologiques ou à différents fonds génétiques

Nos analyses ont permis de mettre à jour un réseau de signalisation redox complexe impliquant plus de 1000 protéines régulées par glutathionylation, par nitrosylation ou par les thiorédoxines chez l’algue verte Chlamydomonas et la levure S. cerevisiae. Des études biochimiques et structurales ciblées nous ont permis de déterminer les mécanismes moléculaires associés à la régulation redox par les thiorédoxines de l’autophagie chez l’algue et la levure ; et à l’adaptation de la photosynthèse (capture de la lumière, fixation du carbone) aux fluctuations environnementales chez Chlamydomonas.

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Le projet a donné lieu à la publication de 9 articles dans d’excellents journaux scientifiques et a donné lieu à trois conférences invitées dont deux congrès internationaux majeurs impliquant plus de 1000 participants chacun (Brésil, Italie,). Plusieurs p

Les cellules vivantes possèdent un réseau complexe de voies de signalisation et de réponses adaptatives qui leur permettent de survivre et de s'adapter aux variations environnementales. Notre compréhension croissante des mécanismes moléculaires de la signalisation cellulaire a montré que les espèces réactives de l'oxygène (ROS) et les espèces réactives d'azote (RNS) agissent en tant que molécules signal pour transférer des informations extracellulaires ou intracellulaires et induire des réponses spécifiques. Les ROS/RNS agissent essentiellement à travers une série de modifications post-traductionnelles réversibles des résidus thiols protéiques parmi lesquelles la nitrosylation et la glutathionylation ont émergé comme des éléments clés jouant un rôle majeur dans de nombreux processus cellulaires fondamentaux et impliqués dans un large spectre de maladies humaines. De plus en plus d’éléments suggèrent l'existence d'un réseau complexe de voies de signalisation redox avec des interconnexions complexes entre les différents types de modifications redox. Toutefois, les interconnexions possibles entre nitrosylation et glutathionylation restent largement inexplorées. Ceci est principalement dû au fait que les deux modifications sont presque toujours étudiées de façon indépendante par différents groupes de recherche, plutôt que simultanément. Nous pensons que mettre à jour ces interconnexions et analyser les mécanismes moléculaires sous-jacents est crucial pour obtenir une compréhension plus complète et plus précise du réseau complexe des voies de régulation redox et des mécanismes de régulation et de signalisation cellulaire.

L'objectif de ce projet est d'étudier in vivo, en utilisant une technologie innovante de protéomique, la dynamique de la nitrosylation et de la glutathionylation, deux modifications redox majeures impliquées dans la signalisation cellulaire. La méthode permettra la détection quantitative et résolue en temps des deux modifications qui seront analysées simultanément et spécifiquement à partir de chaque échantillon. Cette technologie sera combinée à la modélisation bioinformatique pour mettre à jour une première ébauche du réseau redox associé à des réponses à diverses conditions physiologiques ou à différents fonds génétiques dans deux eucaryotes unicellulaires modèle: l'algue verte Chlamydomonas reinhardtii et la levure Saccharomyces cerevisiae, y compris modèle levure de l'ataxie de Friedreich, une maladie neurodégénérative associée à une modification du statut redox cellulaire. En révélant les principaux aspects de la dynamique du réseau redox, ce projet devrait modifier profondément notre connaissance des mécanismes de signalisation cellulaire et ainsi avoir un impact important à la fois pour la recherche fondamentale et la recherche biomédicale.

Coordinateur du projet

Monsieur Stéphane LEMAIRE (CNRS Institut de Biologie Physico-Chimique - Laboratoire de Biologie Moléculaire et Cellulaire des Eucaryotes) – stephane.lemaire@ibpc.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CNRS IBPC-LBMCE CNRS Institut de Biologie Physico-Chimique - Laboratoire de Biologie Moléculaire et Cellulaire des Eucaryotes

Aide de l'ANR 400 000 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2012 - 36 Mois

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