Biologie et Chimie Structurales

L’organisation cellulaire fait apparaître un nombre très élevé de molécules (protéines, acides nucléiques, petites molécules) dont le réseau des interactions permet le développement et la régulation de nombreux processus. Il est donc particulièrement important de comprendre comment ces composants moléculaires fonctionnent de façon isolée et au contact de leurs partenaires naturels.

La Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) est devenue une méthode essentielle pour déterminer la structure tridimensionnelle de ces macromolécules biologiques à très haute résolution, au même titre que la cristallographie des rayons X. La RMN nous permet également d’identifier de manière très fine les mouvements internes en termes de gamme de temps et de localisation structurale. D’autre part, elle représente une technique efficace pour caractériser structuralement les interactions intermoléculaires entre les différents familles de partenaires biologiques.

Plus généralement, la compréhension des propriétés de complexes moléculaires, de forte et de faible affinité, ouvre de grandes perspectives dans le contexte du développement de molécules biologiquement actives.

Si la RMN a prouvé son efficacité dans ce domaine, le développement de nouvelles méthodes permet d’étendre encore son champ d’applications.

La RMN joue également un rôle essentiel en chimie analytique et en particulier pour l’analyse de mélanges complexes de petites molécules, avec des applications en métabolomique, en chimie des substances naturelles ou encore pour l’élucidation de mécanismes réactionnels. Les développements méthodologiques, tout particulièrement sur les expériences multidimensionnelles, permettent d’étendre le potentiel de la RMN.

Organisation

L’équipe est divisée en trois axes différents :

  • Recherche en biologie structurale et méthodologie RMN

La recherche est centrée essentiellement sur l’analyse de la structure, de la dynamique et des interactions de macromolécules biologiques en solution par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN). Ces projets sont souvent à la limite des possibilités de la RMN en termes de taille des systèmes, solubilité, flexibilité et requièrent les meilleures instrumentations, disponibles dans l’équipe ainsi que les techniques les plus poussées, mises au point au laboratoire. En parallèle, plusieurs projets portent sur les développements méthodologiques pour la RMN multidimensionnelle rapide et pour l’augmentation en sensibilité par différentes techniques d’hyperpolarisation. Ceci nous amène à collaborer avec des groupes de biologistes ou de chimistes au niveau national du CEA, de l’INSERM, de l’INRA, de l’institut Pasteur, les universités de PARIS XI, de Nantes, de Marseille mais également au niveau international (EPFL Lausanne, Université de Southampton, …).
Lorsque nécessaire, nous utilisons également la meilleure technique adaptée, ce qui amène à utiliser la cristallographie des rayons X, la microcalorimétrie, tests biologiques, biologie cellulaire…

  • Service RMN

Nous perpétuons notre longue tradition de l’application de la RMN à la chimie. Les chimistes de l’ICSN disposent de plusieurs spectromètres (deux 300 MHz, deux 500 MHz, et un 600 MHz) en self-service pour des expériences simples, avec y compris passeur d’échantillons. Nous avons mis en place un système de réservation automatique de temps de spectromètre à travers le réseau interne, ainsi que la mise à disposition des données à l’utilisateur sur son compte.
Dans les cas plus difficiles, ils bénéficient de l’assistance d’ingénieurs de l’équipe qui réalisent les expériences nécessaires. Ces ingénieurs réalisent également des études RMN plus poussées pour la détermination de structure de produits de synthèse et de produits naturels, à la fois pour les chimistes de l’institut mais également de l’extérieur.

  • IR-RMN (950 MHz)

Installé en décembre 2008, le spectromètre 950 MHz fait partie du réseau IR-RMN. Pour plus d’information et réservation, visitez la page de l’IR.

Mots Clés

RMN, Protéines, Acides Nucléiques, Structure, Dynamique, Interactions

Compétences

Biologie Moléculaire, Production et purification des protéines, Marquage isotopique de protéines en cellules procaryotes et eucaryotes, RMN des protéines et des petites molécules, Cristallographie des rayons X, SAXS, Modélisation moléculaire sous contraintes, Détermination de structures, Enzymologie, Interactions moléculaires, biologie cellulaire

Équipements disponibles

Pour la Chimie et Biologie Structurales :

  • 5 Spectromètres RMN : 2 * 600 MHz liquide cryosonde, 700 MHz solide/liquide, 800 MHz liquide cryosonde, et 950 MHz liquide cryosonde, Samplejet, RMN haute pression, cluster 20 PCUs, microcalorimétrie, et équipement pour la biologie moléculaire et purification.

Pour la détermination de structure en routine :

  • deux 300 MHz, deux 500 MHz, et un 600 MHz

Membres permanents

Nadine Assrir est chercheuse dans l’équipe d’Eric Guittet depuis 2012. Titulaire du DEA national de toxicologie (Paris Descartes) et d’un doctorat en biochimie, biologie moléculaire et cellulaire (Université Paris-Sud) préparé à l’Institut Gustave Roussy, elle s’intéresse à la relation entre la structure et la fonction des protéines ainsi qu’à l’incidence de cette relation sur les processus biologiques à la suite de modifications post-traductionnelles ou d’interactions moléculaires. A l’heure actuelle, elle étudie les répercussions, au niveau moléculaire, d’interactions sur des protéines impliquées respectivement dans la prolifération cellulaire (récepteur ErbB2), la réversion tumorale (Translationally controlled tumor protein TCTP) et la motilité cellulaire (inhibitor of apoptosis stimulating protein of p53, iASPP). Par ailleurs, elle est co-responsable de la plateforme FRISBI de production de protéines marquées en cellules eucaryotes associée à l’équipe. Enfin, Nadine Assrir est impliquée depuis plusieurs années dans l’enseignement de la biochimie à l’UVSQ, au niveau Licence et Master.

François Bontems est directeur de recherche (DR2) du CNRS. Après avoir fait son doctorat au Centre d’étude nucléaire de Saclay, sur l’étude de l’architecture des toxines de venin de scorpions, il a rejoint l’équipe de Jean-Yves Lallemand à l’Ecole polytechnique. il y a essentiellement travaillé sur un système couplant la traduction et l’inactivation d’ARN messagers lors de l’infection de la bactérie E. coli par le phage T4 (le système « RegB-S1 »). Il a ensuite intégré l’équipe de RMN de l’ICSN et partage actuellement son temps entre cette équipe et l’Unité de virologie structurale de l’Institut Pasteur. Son activité porte essentiellement sur l’étude des propriétés des protéines E et NS1 de Flavivirus (La fièvre jaune, la dengue, Zika), principales cibles du système immunitaire lors d’une infection. Pour ce faire il a développé et implanté à l’ICSN des outils permettant l’enrichissement en isotopes stables de ces protéines qui ne peuvent être produites en bactérie et le sont en cellules d’insecte et/ou de mammifère.Il est aussi organisateur de séminaires consacrés aux relations entre science et société et d’un cours Pasteur sur le même thème. Il est membre du comité de pilotage du Livre Blanc « Société, enseignement supérieur et recherche » préparé par l’ALLISS.

Carine van Heijenoort est directeure de recherche au CNRS. Après un cursus en chimie à l’école normale supérieure de Saint Cloud – Lyon, elle a obtenu son doctorat en 1994 à l’ICSN sous la direction de Eric Guittet sur l’étude de la flexibilité interne d’une protéine toxine de plantes par RMN. Elle a été recrutée au CNRS en 1994 à l’ICSN, est allée faire un retour aux sources à Utrecht dans le groupe de Rob Kaptein et Rolf Boelens en 1999-2000 pour explorer la culture néerlandaise et les interactions protéine-protéine. De retour à l’ICSN, ses axes de recherche sont centrés sur la caractérisation des états multiples des protéines, avec un intérêt plus particulier autour des protéines intrinsèquement désordonnées et leurs interactions. Elle est actuellement coordinatrice du département de Chimie et Biologie Structurales et Analytiques de l’ICSN. En dehors du laboratoire, Carine est la maman de trois merveilleuses filles, elle pratique activement l’équitation, aime les chiens, les chats, la musique, la lecture et les discussions entre amis.

Jean-François Gallard est ingénieur d’étude.

François Giraud est ingénieur d’étude.

Eric Jacquet est chargé de recherche au CNRS.

Ewen Lescop est chargé de recherche (CNRS-CRCN). Il a obtenu son doctorat en 2003 à l’ICSN sous direction d’Eric Guittet sur l’étude d’une protéine de liaison aux odeurs chez l’abeille. Après deux postdoctorats à l’Université de Pékin (2004-2006, C. Jin, Chine) puis à l’Institut de Biologie Structurale à Grenoble (2006-2007, B. Brutscher), il est revenu à l’ICSN en 2007 pour y mener des développements méthodologiques en RMN des protéines et pour étudier par des méthodes de biologie structurale de nombreux systèmes biologiques. En dehors du laboratoire, Ewen est un musicien actif en musique traditionnelle, bretonne en particulier, et amateur de bonne chère, européenne, asiatique, et autres.

Nelly Morellet occupe un poste d’ingénieur de recherche à l’ICSN (CNRS-IR1). Elle a obtenu un doctorat sous la direction de Jean-Claude Beloeil en 1989 à l’ICSN. De 1990 à 2010 elle a étudié par RMN plusieurs protéines virales (VIH-1, SIV, Birnavirus, Rotavirus…) dans l’unité de B.P Roques puis D.Scherman à la Faculté des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques, Paris. Depuis 2010 elle a intégré l’équipe de Chimie et Biologie Structurales dirigée par E.Guittet, à l’ICSN. Elle est impliquée dans plusieurs projets : la résistance aux antibiotiques (protéine NDM-1), les transposases et transposases domestiquées (protéines PiggyBac et PiggyMac), l’Ulcère de Buruli (protéine N-Wasp).

Annie Moretto est technicienne au CNRS.

Naïma Nhiri est ingénieure de recherche au CNRS.

Christina Sizun a obtenu un doctorat en chimie physique en 2000 à l’Université Louis Pasteur à Strasbourg, où elle a appris la RMN de systèmes catalytiques. Elle a ensuite rejoint le groupe de Burkhard Bechinger à l’Institut Max Planck de Biochimie à Martinsried en tant que post-doc pour travailler en RMN du solide de peptides membranaires. Après un second post-doc chez Erick Dufourc à l’Institut Européen de Chimie et Biologie à Bordeaux, elle a été recrutée en 2003 en tant que chargée de recherche à l’ICSN, où elle a pu développer son intérêt pour la biologie structurale par RMN. Ses thématiques de recherche sont centrées sur la relation structure-fonction de protéines virales (virus respiratoire syncytial) en tant que membre d’un réseau collaboratif incluant l’INRA et l’Institut Pasteur. Elle participe aussi à l’un des projets dédiés aux cibles thérapeutiques du LabEx LERMIT (modulateur de l’axe de signalisation CXCL12/CXCR4). Elle s’investit dans l’enseignement de la RMN biologique et la biophysique dans plusieurs cursus universitaires.

Membres non-permanents

Christophe Cardone est doctorant sous la direction de Christina Sizun. Il travaille sur la caractérisation structurale de complexes entre protéines du virus respiratoire syncytial et protéines cellulaires comme cibles antivirales. Auparavant, il a d’abord réalisé une licence en Biochimie et Biologie Moléculaire à l’Université Paul Sabatier (Toulouse III) puis un master en Ingénierie et Chimie des Biomolécules à l’Université Paris Saclay. Durant son cursus universitaire, il a fait un stage en chimie théorique au sein du Laboratoire de Physique et Chimie de Nano-Objets et à l’Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale sur du criblage de ligand sur une cible thérapeutique du cancer.

Florian Malard est étudiant en 1ère année de thèse à l’Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN) sous la direction d’Ewen Lescop et Nadine Assrir. Il est ancien étudiant de l’Université Paul Sabatier (Toulouse III) et de l’Ecole Normale Supérieure de Cachan. Il a également fréquenté l’Ecole Polytechnique Fédérale de Zurich dans le cadre d’un stage de recherche pré-doctoral d’un an. Ses travaux de thèse portent sur les mécanismes moléculaires à la base d’un phénomène biologique d’intérêt : la réversion tumorale. Il s’intéresse dans ce cadre à décrire les interactions entre la protéine TCTP et ses partenaires essentiellement par Résonance Magnétique Nucléaire.

Louise Pinet est doctorante de l’Université Paris Saclay. Elle a auparavant suivi le parcours prédoctoral de chimie de l’Ecole normale supérieure de Paris qu’elle a terminé par un Master 2 de Biophysique de l’Université Pierre et Marie Curie. Son intérêt initial pour la physico-chimie et celui, croissant, pour l’étude des objets biologiques l’a menée à la RMN des protéines. Sa thèse à l’ICSN porte sur l’étude structurale et fonctionnelle de la partie C-terminale intrinsèquement désordonnée de la protéine ErbB2, sous la direction de Carine van Heijenoort et avec le co-encadrement de Nadine Assrir. Cette thèse prolonge son stage de Master 2 déjà effectué dans l’équipe de RMN sur ce sujet.

Ghanem Hamdoun est post-doctorant sous la direction de Dr. Jean Nicolas Dumez. Il travaille sur la mise au point de méthodes RMN 2D ultrarapides basées sur la diffusion et les corrélations à travers l’espace, afin de les exploiter pour l’analyse de réactions catalysées à l’or. Il a obtenu son doctorat en chimie en 2014 à l’Université de Rouen au sein du Laboratoire « COBRA » (IRCOF) sous la direction de Prof. Hassan Oulyadi. Son sujet de thèse porte sur la caractérisation structurale et l’étude d’agrégats organolithiés. Il a poursuivi ces travaux lors d’un premier stage post-doctoral et s’est particulièrement intéressé à la mise en place de méthodes RMN 2D ultrarapides pour l’étude d’agrégation et de solvatation des complexes organolithiés.

Camille Doyen est doctorante à l’Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN) sous la direction d’Ewen Lescop et Christina Sizun, en collaboration Cifre avec Sanofi. Diplômée de l’école de chimie de Strasbourg (ECPM), elle a eu l’opportunité d’obtenir une première expérience professionnelle au sein du centre R&D de Pfizer en Angleterre (Sandwich). Elle a ensuite réalisé un stage à l’institut des sciences analytiques (ISA) de Lyon sous la direction de Torsten Herman. Son projet de thèse porte sur l’étude de système peptide-liposome dans le but d’optimiser la formulation et augmenter la durée de vie des principes actifs après leur administration.

Claire-Marie Caseau est doctorante de l’Université Paris Saclay sous la direction de Christina Sizun. Sa thèse porte sur la caractérisation structurale des antagonistes de l’interféron du virus respiratoire syncytial. Précédemment, elle a réalisé un Bachelors of Science avec Spécialité Biologie/Biochimie à Haverford College (PA, USA), ainsi qu’un master en chimie à l’Université Paris Descartes (mutualisé Université Paris Saclay), pendant lequel elle a passé six mois à l’Université de Groningen aux Pays-Bas.

Anciens membres (depuis 2014)

  • Maria Grazia Concilio (Postdoc 2017-2018).
  • Corentin Jacquemoz (thèse 2017-) : en poursuite de thèse au CEISAM à Nantes.
  • Ludmilla Guduff (thèse 2015-2018)
  • Jean-Nicolas Dumez (chargé de recherche (CRCN) au CNRS à l’ICSN (2014-2018). Jean-Nicolas a effectué une mobilité vers Nantes en 2018 au CEISAM.
  • Arthur Besle (CDD IT)
  • Hans Lafaille (CDD IT)
  • Prishila Ponien (CDD IT)
  • Oriane Frances (Thèse 2011-2015) : Sanofi (France).
  • Safa Lassoued (Thèse 2012-2015)
  • Adrien Le Guennec (Thèse 2012-2015) : Post-doc à University of Georgia (Etats-Unis).
  • Marion André (Thèse 2012-2015) : Cortecnet (France).
  • Sefano Caldarelli (Professeur 2012-2015) : Professeur à l’université Aix-Marseille (France).
  • Fataneh Fatemi (Thèse 2010-2013) : Université Beheshti de Téhéran (Iran)
  • Séverine Moriau (Thèse 2013-2016)
  • Nelson Pereira (Thèse 2013-2016)
  • Célia Deville (Thèse 2012-2015) : Post-doc à Birkbeck University (Royaume-Uni).