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Instituts/ Institut de biologie et de technologies de Saclay (iBiTec-S)/ Unités/ Service de biologie intégrative et génétique moléculaire (SBIGeM )/ Laboratoire de biologie intégrative (LBI)/ Equipe Dynamique des réseaux biologiques (S. Chédin & J. Labarre)

Equipe Dynamique des réseaux biologiques

Stéphane CHÉDIN & Jean LABARRE
CEA Saclay/Bât.142

Tél : 01 69 08 97 18/01 69 08 22 31
stephane.chedin@cea.fr/jean.labarre@cea.fr


Notre équipe utilise la levure Saccharomyces cerevisiae comme système modèle pour l’étude des réponses cellulaires aux oxydants et aux métaux toxiques (notamment le cadmium). Nous nous intéressons en particulier aux mécanismes cellulaires de défense et de détoxification. Nos études combinent différentes approches post-génomiques (analyses du transcriptome, protéome, métabolome) dont les résultats sont intégrés par modélisations et analyses bioinformatiques. Nos recherches impliquent de nombreuses interactions et collaborations.


Moyens humains
Jean-Christophe AUDE, Chercheur
Peggy BAUDOUIN-CORNU, Chercheuse
Stéphane CHÉDIN, Chercheur
Jean LABARRE, Chercheur
Véronique BERTHONAUD, Technicienne Supérieure (50%)
Gilles LAGNIEL, Technicien Supérieur
Elie HATEM, Doctorant


Thèmes de recherche

 
 
I. Réponse cellulaire au stress oxydant et aux métaux toxiques
 
Toute perturbation de l’environnement d’une cellule provoque une profonde modification de sa physiologie. Les approches « omiques » (protéomique, transcriptomique, métabolomique) sont donc parfaitement adaptées à l’étude globale et dynamique de telles réponses. Nous nous appuyons sur ces techniques pour caractériser la réponse cellulaire au stress oxydant et à l’exposition à divers métaux toxiques chez la levure Saccharomyces cerevisiae (Vido et al., 2001 ; Fauchon et al., 2002 ; Lafaye et al., 2005 ; Molin et al., 2007 ; Pereira et al., 2008). Nous combinons aussi des approches de biochimie et de biologie cellulaire pour étudier plus spécifiquement la signalisation du stress oxydant conduisant à l’activation de facteurs de transcription tels que Msn2 et Maf1 (Boisnard et al., 2009).
 
Figure 1 : Les gels d’électrophorèse à deux dimensions (gels 2D) permettent la comparaison directe du protéome de cellules de levures cultivées dans différentes conditions. Ici, en absence (haut) ou en présence (bas) de chromate.
 
 
 
II. Origines et conséquences de la carbonylation des protéines
 
L'oxydation des chaînes latérales des résidus aminés conduit à la formation de méthionines oxydées, de ponts disulfures non physiologiques et de protéines carbonylées. Ces dernières modifications sont irréversibles et ne peuvent être éliminées que par un processus de protéolyse. En tirant profit de l’expertise du laboratoire dans le domaine de la biochimie et de l'identification des protéines par gel 2D, nous initions un projet qui vise à comprendre les phénomènes responsables de l’accumulation de ces modifications protéiques au cours du vieillissement cellulaire.
 
 
 
 
 
Figure 2 : Après une étape de dérivatisation, les protéines carbonylées présentes dans un extrait brut sont détectables par Western-blot. L’ajout d’H2O2 dans le milieu de culture des levures provoque une forte augmentation de la carbonylation des protéines.
 
 
 
III. Étude et modélisations mathématiques de la voie de biosynthèse des composés soufrés
 
Nous avons montré que le cadmium provoque une forte réorientation du métabolisme soufré vers la synthèse du glutathion, utilisé pour piéger le métal et détoxifier la cellule (Fauchon et al., 2002 ; Lafaye et al., 2005), alors que le chromate, lui, déclenche une réponse cellulaire similaire à la carence en soufre (Pereira et al., 2008). Comme la voie du métabolisme soufré comporte plusieurs niveaux de complexité, il est difficile d’avoir une compréhension directe de ce système métabolique. C’est pourquoi nos projets s’appuient sur la construction et l’exploitation de modèles mathématiques de cette voie métabolique. Ces modèles sont étroitement liés à nos expériences de métabolomiques, protéomiques et transcriptomiques (Baudouin-Cornu et al., 2009
 
 
 
 
Figure 3 : Représentation schématique de la voie de biosynthèse des composés soufrés chez Saccharomyces cerevisiae.
 
 
 
 
IV. Approche bioinformatique d’intégration des données post-génomiques
 
Lors de l’exposition au stress oxydant ou aux métaux toxiques, la survie cellulaire nécessite la mise en jeu des principaux réseaux biologiques (voies de régulation et de transduction du signal, interactions protéine-protéine, voies métaboliques). Pour exploiter pleinement les résultats des expériences à hauts-débits, nous développons un cadre formel permettant la description et l’étude de la dynamique de ces réseaux ainsi que de leurs interconnexions. Le cas échéant, nous développons des méthodes d’inférence (Michaut et al., 2008), notamment pour l’étude d’organismes moins bien annotés comme la cyanobactérie Synechocystis (Collaboration avec l’équipe de F. Chauvat, LBI).
 
 
Figure 4 : L’utilisation d’outils bioinformatiques permet de mieux caractériser les différents réseaux biologiques et leurs interconnexions.
 
 
 
 
 


Mots-clés
Saccharomyces cerevisiae, biologie des systèmes, métabolisme du soufre, stress oxydant, métaux lourds, carbonylation des protéines, vieillissement, détoxification, modifications épigénétiques, systèmes complexes, électrophorèse à 2 dimensions, protéomique, métabolomique, transcriptomique, biologie cellulaire, biologie moléculaire, biochimie, modèles mathématiques, bioinformatique.


Publications
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