Lettre 10 de décembre 2007
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 La drosophile : un modèle pour l’étude de la virulence bactérienneUne équipe du laboratoire de Transduction du Signal a développé des modèles in vivo pour la découverte ou l'étude de facteurs de virulence bactériens, en particulier de la bactérie Pseudomonas aeruginosa.  Certains facteurs de virulence de ce pathogène sont communs à d'autres bactéries à Gram-négatif, qui posent de graves problèmes de santé publique, et ciblent des mécanismes ancestraux de la réponse immunitaire innée conservés dans le monde vivant. Ceci permet d'utiliser des organismes génétiques simples, comme la mouche Drosophile, pour l'étude des interactions hôte-pathogènes en s'affranchissant des limitations éthiques et financières posées par l'expérimentation animale. Les chercheurs avaient préalablement démontré l'importance du système de sécrétion de type III de la bactérie P. aeruginosa dans l'induction d'une mort rapide des drosophiles et le rôle de la toxine ExoS dans l'inhibition de la réponse immunitaire cellulaire in vivo (Fauvarque et al., 2002 ; Avet-Rochex et al., 2005). Le domaine GAP de la toxine Exos peut cibler l'ensemble des GTPases monomériques de la famille Rho impliquées dans la réorganisation du cytosquelette d'actine, et par voie de conséquence, dans le chimiotactisme des cellules au site d'infection et la phagocytose des pathogènes. Les derniers travaux de ces chercheurs montrent que ces GTPases sont requises de façon différentielle dans l'organisme infecté ; Rac2 ayant un rôle prépondérant dans la résistance à P. aeruginosa. Rac2 est indispensable à l'internalisation des pathogènes par les phagocytes où il serait la cible privilégiée du domaine GAP de la toxine ExoS. Par contre, Rac2 n'est pas requis pour l'induction des voies de signalisation de la réponse immunitaire innée, Toll et Imd, dépendantes des facteurs NF-kappaB. La susceptibilité accrue des mouches Rac2-/- aux infections bactériennes illustre le rôle essentiel de l'immunité cellulaire dans la lutte contre les pathogènes. Ces travaux ont été menés dans les laboratoires BBSI et TS et ont été soutenus par la Région Rhône-Alpes (programme Emergence 2002).
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La Biosynthèse des centres fer-soufre dans les chloroplastes Les centres fer-soufre (Fe-S) sont parmi les plus anciens groupes prosthétiques présents chez les organismes vivants. In vivo, leur formation n’est pas spontanée, mais résulte d’un processus de biosynthèse extrêmement contrôlé qui met en œuvre une machinerie protéique complexe. La protéine SufE fait partie d’une telle machinerie et est impliquée dans le transport du soufre chez E. coli [1, 2].  Par des approches complémentaires, l’équipe Biocatalyse du laboratoire Chimie et Biologie des Métaux et l’équipe de recherche de M. Pilon (Programs in Molecular Plant Biology, Fort Collins, USA) ont pu caractériser deux nouvelles protéines SufE (SufE2 et SufE3) dans les chloroplastes d’A. thaliana. La protéine SufE3 est particulièrement intéressante puisqu’elle est composée de 2 domaines, un domaine « SufE-like » et un domaine « quinolinate synthase » (NadA). Ceci lui confère une double activité : la production de soufre via le domaine SufE et la production de quinolinate, intermédiaire fondamental dans la biosynthèse du NAD, un cofacteur biologique essentiel, via le domaine NadA. L’activité quinolinate synthase dépend de la présence d’un centre [4Fe-4S] situé au niveau du domaine NadA. C’est la première fois que l’on identifie une protéine fer-soufre (NadA d’A. thaliana) dotée d’une activité intrinsèque lui permettant l’assemblage et/ou la réparation de son centre fer-soufre. On peut aisément comprendre la nécessité d’une telle association dans un compartiment cellulaire « oxydant » tel que le chloroplaste peu favorable au maintient de l’activité des protéines fer-soufre. Ces travaux ont fait l’objet d’un article dans J. Biol. Chem, 2007, 282: 18254-118264 sélectionné comme « Paper of the Week ».Journal of Biological Chemistry, 2007, 282: 18254-118264 |
Une protéine fer-soufre essentielle au métabolisme respiratoire chez Escherichia coli Les protéines fer-soufre (Fe-S) jouent des rôles biologiques essentiels (respiration, photosynthèse, transferts d’électrons,…). Plusieurs complexes multiprotéiques responsables de l’assemblage correct des atomes de fer et de soufre au sein de ces protéines ont été identifiés aussi bien chez les bactéries que chez les organismes supérieurs. Le travail de deux équipes de recherche, celle du Prof. Marc Fontecave (équipe Biocatalyse du laboratoire Chimie et Biologie des Métaux) et celle du Prof. Frédéric Barras (équipe de microbiologie bactérienne du CNRS de Marseille, UPR-CNRS 9043) a permis de mettre en évidence une nouvelle protéine fer-soufre, ErpA, appartenant à la famille des protéines fer-soufre que l’on nomme « scaffolds de type-A » et qui jouent un rôle clé dans le processus d’assemblage des centres Fe-S.  Résultat marquant : le produit du gène erpA est essentiel au métabolisme respiratoire (aérobie et anaérobie) de la bactérie Escherichia coli et plus précisément il est impliqué dans la voie de biosynthèse des isoprénoïdes en permettant l’assemblage du centre métallique de la protéine GcpE responsable de la biosynthèse de l’isopentenyle diphosphate. ErpA est ainsi la première protéine Fe-S de type-A identifiée comme ayant un rôle essentiel dans le métabolisme cellulaire chez Escherichia coli. Ces résultats illustrent, une fois de plus, toute l’importance du processus de biosynthèse des centres fer-soufre au sein de la cellule.PNAS USA, 2007, 104(34): 13626-13631 |
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Une cystéine pour éliminer le radical superoxyde Le groupe encadré par Vincent Nivière au sein du Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux étudie les mécanismes enzymatiques de systèmes impliqués dans la lutte contre le stress oxydant. Il vient de mettre en évidence une fonction essentielle de la cystéine du site actif de la superoxyde réductase (SOR) pour son activité de détoxification du radical superoxyde O2•-.  La superoxyde réductase SOR a été récemment décrite comme un nouveau système antioxydant bactérien permettant d'éliminer le radical superoxyde par réduction, pour donner H2O2 sans formation d'O2. Son site actif, un centre mononucléaire à fer non héminique, présente la caractéristique remarquable de posséder un ligand cystéine en position axiale.Dans ce travail, il a été montré que la mutation d'un résidu de glutamate interagissant avec cette cystéine induit un affaiblissement très spécifique de la force de la liaison cystéine-fer (S-Fe). L'étude de la réactivité de ce mutant avec le superoxyde a montré une corrélation directe entre la force de liaison S-Fe et la capacité du site actif à former le produit de la réaction H2O2. Il apparaît que le caractère électro-donneur du soufre vers le fer favorise la protonation de l'intermédiaire fer-peroxo (Fe-O-O-) qui se forme au cours du cycle catalytique et qui conduit au relargage d'H2O2. Ces données mettent en évidence un rôle important des résidus de la seconde sphère de coordination du métal dans l'activité de la SOR. La présence du glutamate permet de moduler finement le caractère électro-donneur de la cystéine vers le fer pour une activité SOR optimale. Ce travail présente la première preuve expérimentale du rôle de cette cystéine dans le mécanisme d'élimination du radical superoxyde. De plus, le mutant glutamate décrit dans ce travail a permis le piégeage de l'intermédiaire réactionnel fer-peroxo dans des cristaux de SOR et la résolution de sa structure par diffraction des RX (Science, 2007). Ces résultats permettent de mieux comprendre par quels mécanismes la cellule peut lutter très efficacement contre les espèces toxiques dérivées de l'oxygène. Journal of Biological Chemistry, 2007, 282(30): 22207-22216 |
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Une voie alternative pour l'import des protéines dans les chloroplastes Comme les mitochondries, les chloroplastes ne codent que pour une infime fraction de leurs protéines (moins d'une centaine). La grande majorité d'entre-elles (plusieurs milliers) sont en fait codées par le génome nucléaire, puis traduites dans le cytosol sous forme de précurseurs avant d'être importées dans l'organite. La double membrane limitante des chloroplastes (ou enveloppe) contient une machinerie (TOC et TIC) qui catalyse l'import de ces précurseurs, du cytosol de la cellule, vers les différents sous compartiments du chloroplaste. À l'exception des protéines localisées à la surface des chloroplastes, ces précurseurs possèdent tous une séquence de transit (en N-terminal) qui est clivée après import de la protéine dans l'organite. Cette séquence de transit possède deux rôles distincts : i) la reconnaissance du précurseur par les récepteurs d'import (TOC) localisés à la surface des organites, et ii) la garantie que la protéine sera maintenue dans un état déstructuré, et donc non fonctionnel, en dehors de l'organite.  Dans le cadre d'une étude protéomique ciblée sur l'enveloppe des chloroplastes, les chercheurs du Laboratoire de physiologie cellulaire végétale et du Laboratoire Étude de la Dynamique des Protéomes avaient identifié de nombreux composants de l'enveloppe jusqu'alors inconnus (Ferro et al., PNAS 2002 ; Mol & Cell proteomics 2003). Parmi ces composants, la protéine ceQORH présente la particularité unique de contenir une séquence de transit centrale qui n'est pas clivée après import de la protéine dans les chloroplastes (Miras et al., J. Biol. Chem. 2002 et 2 brevets).Les chercheurs du Laboratoire de physiologie cellulaire végétale en collaboration avec la Plate-forme Imagerie de l'iRTSV et le Laboratoire Plastes et Différenciation Cellulaire de l'Université Joseph Fourier, viennent désormais de montrer que cette protéine ceQORH est importée dans les plastes, par une machinerie indépendante de la voie «classique» TOC. Cette étude, qui couple des données obtenues in vitro et in vivo, démontre aussi que la protéine n'est pas systématiquement localisée dans les chloroplastes in planta. Ces résultats suggèrent que l'évolution a pu favoriser l'apparition de protéines pouvant être adressée aux organites tout en étant dépourvues de séquence d'adressage clivable afin d'autoriser folding et fonction de la protéine malgré une localisation subcellulaire alternative. Journal of Biological Chemistry, 2007, 282: 29482-29492 |
Toxicité du Cadmium sur la différenciation des cellules T Dans le cadre du programme Toxicologie Nucléaire et Environnementale, des chercheurs de l'iRTSV, du DRFMC et de l'iBEB ont analysé les effets du Cadmium sur les composants du système immunitaire murin in vitro et in vivo. In vitro, le Cd entraîne en quelques heures la mort par apoptose des lymphocytes isolés. .jpg) Dans des systèmes de culture organotypiques, qui reproduisent partiellement un environnement physiologique, ces lymphocytes sont globalement plus résistants, mais leur développement est sévèrement affecté. In vivo, l'accumulation en Cd obtenue dans le thymus après 3 semaines de traitement (supplémentation en Cd de l'eau de boisson) est comparable à celle utilisée dans les cultures d'organe. Cependant la survie et le développement des lymphocytes T ne sont pas affectés par la présence de Cd, en conditions normales ou en réponse à un stress radiatif, et aucune modification du statu redox intracellulaire n'est observée.Enfin, suite à l'intoxication, l'accumulation du Cd est importante dans le foie et les reins. Pourtant, l'ADN isolé de ces organes ne présente aucun excès de lésions oxydatives. Il semble donc que l'accumulation de Cd via l'eau de boisson n'entraîne pas la formation de nouvelles lésions oxydatives et/ou ne perturbe pas les systèmes de réparation de ces dommages. L'effet différentiel du Cd sur les lymphocytes ex vivo et in vivo et l'absence de lésions de l'ADN soulignent l'importance de la voie d'exposition sur les effets observés. Toxicology and Applied Pharmacology, 2007, 223(3): 257-266 |
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 Pierre Legrain, directeur de la DSV ainsi que Yves Vandenbrouck directeur du laboratoire BIM (iRTSV, CEA Grenoble) ont contribué au livre « Biologie Systémique : Standards et Modèles pour la Biologie ». Éditeur Omniscience, 2007. Collection Ecrin. Sous la direction de M. Roux & de F. Xavier.Cet ouvrage pionnier rédigé par des spécialistes internationaux traite des enjeux des procédures de standardisation pour le vivant. Publications 2007 de l'iRTSV |
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| Laboratoire d'Angiogenèse et Physiopathologie Vasculaire (LAPV)Laboratoire de Biochimie et Biophysique des Systèmes Intégrés (LBBSI)Laboratoire des Biopuces (Biopuces)Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM)Laboratoire d'Étude de la Dynamique des Protéomes (LEDyP)Laboratoire Biologie, Informatique et Mathématiques (LBIM) |
Laboratoire de Physiologie Cellulaire Végétale (LPCV)Laboratoire Transduction du Signal (LTS)Groupe Physiopathologie du Cytosquelette (GPC)Groupe Informatique Pour les Scientifiques du sud-Est (GIPSE)Groupe Plateforme et Moyens Scientifiques et techniques communs (GPMS) |
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Institut de Recherches en Technologies et Sciences pour le Vivant CEA Grenoble 17 rue des Martyrs 38 054 Grenoble cedex 09 Responsable : Marc Fontecave Tel. : 04 38 78 45 01 Fax : 04 38 78 51 55 |
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