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 intentionnelles 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 les interactions entre xénobiotiques et voies enzymatiques.

Parmi les xénobiotiques utilisés comme modèles, nous nous intéressons plus particulièrement aux composés aromatiques. Une famille d’enzymes du métabolisme des xénobiotiques, les arylamine N-acétyltransférases, jouent un rôle majeur dans la réponse de l’organisme à ces composés. Nos études portent plus particulièrement sur :

  • l’enzymologie structurale et fonctionnelle des arylamine N-acétyltransférases.
  • le métabolisme et la toxicité des amines aromatiques d’intérêts industriel, pharmacologique et toxicologique. Processus de biotransformations et adaptations microbiennes.
  • la compréhension des voies métaboliques pouvant permettre d’envisager l’utilisation de microorganismes (bactéries, champignons cosmopolites) comme nouveaux outils de bioremédiation de sols contaminés par des amines aromatiques.


<multi>[fr] Acétylation des amines aromatiques par les NAT de Podospora anserina [en]Acetylation of aromatic amines by Podospora anserina NAT</multi>

<multi>[fr] Structure tridimensionnelle d'une arylamine N-acétyltransférase [en]Tri-dimensional structure of an arylamine N-acetyltransferase</multi>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L’altération de voies enzymatiques par les xénobiotiques est à l’origine de perturbations métaboliques.
Dans ce cadre, nos travaux portent sur :

  • la compréhension des mécanismes moléculaires par lesquels certains pesticides altèrent les enzymes du métabolisme énergétique (glycogène phosphorylase).
  • l’étude de l’impact de leucémogènes chimiques sur des enzymes épigénétiques majeures (CREBBP acétyltransférase, SETD2 méthyltransférase) tant au niveau moléculaire que fonctionnel.

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

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 (Jean-Marie Dupret, Fernando Rodrigues-Lima, Linh-Chi Bui, Justine Renault).