Les mécanismes de réponses moléculaires et cellulaires aux xénobiotiques sont abordés au travers de trois approches complémentaires.

1/ Réponses de l’épithélium respiratoire humain aux stress environnementaux particulaires (Armelle Baeza (resp.), Francelyne Marano, Pascal Roussel, Valentina Sirri-Roussel, Sonja Boland).

Les activités humaines (industries, transports) et en particulier l’utilisation des nanotechnologies entraînent un accroissement de l’exposition des populations aux polluants particulaires atmosphériques ainsi qu’aux nanomatériaux manufacturés. Les cellules épithéliales qui tapissent l’appareil respiratoire, cibles des particules inhalées, développent des réponses spécifiques à ce type d’exposition.

Nos recherches visent à relier la nature des réponses biologiques observées avec certaines caractéristiques physico-chimiques des particules (composition chimique, taille, surface spécifique, réactivité de surface, cristallinité, forme, potentiel oxydant…). Nous nous intéressons aux nanoparticules manufacturées mais aussi à celles produites de façon non intentionnelle par des processus de combustion (moteur diesel, feux de cheminée) ou d’usure (plaquettes de freins).

Nous cherchons à mieux comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires induits par ces particules et en particulier, leur capacité à générer un stress oxydant associé ou non à leurs propriétés oxydantes intrinsèques.

 

<multi> [fr] Particules ultrafines et nanoparticules manufacturées [en] Ultrafine particles and engineered nanoparticles </multi><multi> [fr] Particules et stress oxydant [en] Particles and oxidative stress </multi>

 

 

Le stress oxydant peut activer des cascades de signalisation pouvant conduire à des réponses adaptatives ou à la mort cellulaire. Nous nous intéressons également au nucléole, domaine du noyau cellulaire dédié à la biogenèse des ribosomes et considéré comme un senseur de stress cellulaires.

Nous privilégions des approches in vitro afin d’étudier l’effet direct des particules sur les cellules épithéliales respiratoires en utilisant des lignées ainsi que des cultures primaires d’épithélium bronchique humain. Ces dernières sont capables de se différencier in vitro et de développer un épithélium muco-ciliaire qui peut être conservé plusieurs mois en culture et donc faire l’objet d’études d’expositions répétées à faibles doses et d’effets à long terme.

Les travaux de l’équipe portent en particulier sur :

<multi> [fr] Travaux de l’équipe [en] Team research </multi>

  • les mécanismes d’internalisation et de passage des particules à travers la barrière épithéliale respiratoire
  • l’étude des réponses adaptatives (telles que l’induction de défenses anti-oxydantes et de réponses pro-inflammatoires) et de la mort cellulaire induite par les particules et les voies de signalisation cellulaire impliquées.
  • l’effet des particules sur les fonctions de réparation et de protection de la barrière épithéliale et leur impact sur la différenciation de l’épithélium respiratoire en exploitant les approches –omiques notamment sur le sécrétome épithélial
  • La modulation de ces différents effets par l’interaction des particules non seulement avec des biomolécules (lipides, protéines) formant une corona autour de la particule mais également avec des xénobiotiques.
  • l’étude de l’effet du stress oxydant d’origine particulaire sur l’activité du nucléole (transcription des gènes ribosomiques et maturation des transcrits) et sur l’activité de la Sirtuine nucléolaire Sirt7, histone désacétylase de classe III ; l’activité Sirt7 étant analysée par des approches aussi bien cellulaires que biochimiques.

Nos travaux de recherche visent à contribuer à l’établissement d’AOP (« Adverse outcome pathways » pour « voies des effets indésirables ») tant par l’élucidation des mécanismes d’action que par le développement de modèles cellulaires 3D.

2/ Enzymologie métabolique et toxicologique (Jean-Marie Dupret (resp.), Fernando Rodrigues-Lima (resp.), Florent Busi, Linh-Chi Bui, Justine Renault, Emile Petit).

Nous cherchons à caractériser aux niveaux moléculaire et fonctionnel les interactions entre xénobiotiques et voies enzymatiques.

– Dans ce cadre, nous étudions la structure et l’activité d’enzymes du métabolisme des xénobiotiques. Nous portons une attention particulière 1/ aux relations structure-fonction et à la régulation des arylamine N-acétyltransférases (NAT), 2/ au rôle de ces enzymes dans les résistances de microorganismes (bactéries, champignons) aux amines aromatiques, 3/ au rôle des NAT dans la régulation du métabolisme énergétique.

<multi>[fr] Structure tridimensionnelle d'une arylamine N-acétyltransférase [en]Tri-dimensional structure of an arylamine N-acetyltransferase</multi><multi>[fr] Acétylation des amines aromatiques par les NAT de Podospora anserina [en]Acetylation of aromatic amines by Podospora anserina NAT</multi>

 

 

 

 

 

 

 

– Nous étudions également la régulation par les xénobiotiques d’enzymes métaboliques, de signalisation et épigénétiques. Nos études portent sur 1/ les relations structure-fonction et la régulation de la glycogène phosphorylase, 2/ l’impact de leucémogènes chimiques (benzène) sur des enzymes de signalisation (protéine tyrosine phosphatases) et épigénétiques (histone acétyltransférases et méthyltransférases).

[fr] Structure 3D de la glycogène phosphorylase cérébrale humaine [en] 3D structure of human brain glycogen phosphorylase 

– sont également étudiés la structure de ces enzymes de signalisation (PTPN2, PTP1B) et épigénétiques (CBP, SETD2) ainsi que l’impact de mutations pathologiques sur leur propriétés structurales et fonctionnelles.

3/ Développement d’approches techniques (dosages enzymatiques, détection et caractérisation de molécules) dédiées à des problématiques de toxicologie et d’écotoxicologie et valorisation du plateau Bioprofiler de la plateforme Métabolisme de l’Unité (Linh-Chi Bui, Justine Renault).