La phosphatase alcaline non-spécifique du tissu (TNAP)

L’étude des symptômes des patients atteints d’hypophosphatasie familiale et du phénotype des souris déficientes en TNAP ont révélé deux fonctions majeures de l’enzyme dans la formation osseuse et la synthèse de neurotransmetteurs. Au niveau osseux, la TNAP est indispensable à la minéralisation par son hydrolyse du pyrophosphate inorganique (PPi), un puissant inhibiteur constitutif de la minéralisation. De plus la TNAP est impliquée dans le développement de calcifications pathologiques, que ce soient les calcifications vasculaires associées à l’athérosclérose, au diabète de type 2 et à l’insuffisance rénale chronique, ou l’ossification des tendons et ligaments des spondylarthropathies.

Projets :

• Rôle de la TNAP et de ses substrats dans le développement des calcifications vasculaires.
• Mécanismes moléculaires impliqués dans l’activation de la TNAP et la minéralisation
• Développement de méthodes de détermination de l’activité TNAP
• Développement de nouveaux inhibiteurs de TNAP

Chercheurs impliqués :

Laurence Bessueille, Carole Bougault, René Buchet, David Magne, Saida Mebarek

Principales publications récentes :

Estève D et al. Multiple Functions of MSCA-1/TNAP in Adult Mesenchymal Progenitor/Stromal Cells. Stem Cells Int. 2016;2016:1815982.

Bougault C et al. Wnt5a is expressed in spondyloarthritis and exerts opposite effects on enthesis and bone in murine organ and cell cultures. Transl Res. 2015 Dec;166(6):627-38.

Bessueille L et al. Glucose stimulates chondrocyte differentiation of vascular smooth muscle cells and calcification: A possible role for IL-1β. FEBS Lett. 2015 Sep 14;589(19 Pt B):2797-804.

Ren Z et al. Direct determination of phosphatase activity from physiological substrates in cells. PLoS One. 2015 Mar 18;10(3):e0120087.

Debray J et al. Inhibitors of tissue-nonspecific alkaline phosphatase: design, synthesis, kinetics, biomineralization and cellular tests. Bioorg Med Chem. 2013 Dec 15;21(24):7981-7.

Les vésicules matricielles

La TNAP est une ectoenzyme ancrée à la membrane des cellules minéralisantes ainsi qu’à celle des vésicules matricielles (MVs). Les vésicules matricielles (MVs) sont des vésicules d’un diamètre d’environ 200 à 400 nm, qui sont émises par ces cellules afin d’initier la formation des cristaux phosphocalciques d’apatite et de minéraliser la matrice collagénique. Les MVs sont particulièrement importantes dans l’ossification endochondrale, et sont suspectées jouer un rôle majeur dans le développement des calcifications vasculaires.

Projets :

• Mécanismes moléculaires impliqués dans la libération des MVs
• Caractérisation des MVs par lipidomique et protéomique
• Mise en évidence et détermination d’activités enzymatiques dans les MVs

Chercheurs impliqués :

René Buchet, Saida Mebarek

Principales publications récentes :

Abdallah D et al. Fatty acid composition in matrix vesicles and in microvilli from femurs of chicken embryos revealed selective recruitment of fatty acids. Biochem Biophys Res Commun. 2014 Apr 18;446(4):1161-4.

Buchet R et al. Isolation and characteristics of matrix vesicles. Methods Mol Biol. 2013;1053:115-24.

Thouverey C et al. Proteomic characterization of biogenesis and functions of matrix vesicles released from mineralizing human osteoblast-like cells. J Proteomics. 2011 Jun 10;74(7):1123-34.

Thouverey C et al. Matrix vesicles originate from apical membrane microvilli of mineralizing osteoblast-like Saos-2 cells. J Cell Biochem. 2009 Jan 1;106(1):127-38.

Mécanismes moléculaires et interfaciaux des lipases et phospholipases

Cette thématique de recherche développée s’inscrit dans le cadre général de l’étude des mécanismes moléculaires et interfaciaux des lipases et phospholipases. En effet, ces enzymes lipolytiques catalysent une réaction hétérogène : le substrat (hydrophobe) et ces enzymes (hydrophiles) sont dans des phases distinctes, la réaction est catalysée à l’interface. Longtemps considéré comme marginal, ce type de catalyse pourrait être prépondérant dans les cellules vivantes, notamment au niveau des membranes cellulaires et des gouttelettes lipidiques du tissu adipeux. Comprendre la spécificité d’action des lipases et phospholipases et pouvoir modifier cette spécificité à façon est un enjeu important, car ces enzymes lipolytiques possèdent de très nombreuses applications, à la fois médicales (obésité, diabète de type 2, athérosclérose ou cancer) et biotechnologiques (biofaçonnement des huiles et corps gras).

Projets :

• Relations structure-fonction des phospholipases D
• Développement des tests enzymatiques applicables au criblage à haut débit des activités et/ou inhibiteurs de phospholipases
• Mécanismes moléculaires de la lipolyse adipocytaire

Chercheurs impliqués :

Abdelkarim Abousalham, Alexandre Noiriel

Principales publications récentes :

Khatib A. et al. Reassessing the Potential Activities of Plant CGI-58 Protein. PLoS One. 2016 Jan 8;11(1):e0145806.

Rahier R. et al. Development of a Direct and Continuous Phospholipase D Assay Based on the Chelation-Enhanced Fluorescence Property of 8-Hydroxyquinoline. Anal Chem. 2016 Jan 5;88(1):666-74.

El Alaoui M. et al. Development of a high-throughput assay for measuring phospholipase A activity using synthetic 1,2-α-eleostearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine coated on microtiter plates. Anal Chem. 2014 Nov 4;86(21):10576-83.

Zhao S. et al. α/β-Hydrolase domain-6-accessible monoacylglycerol controls glucose-stimulated insulin secretion. Cell Metab. 2014 Jun 3;19(6):993-1007.

La phospholipase D comme cible thérapeutique

La phospholipase D (PLD) est une protéine membranaire très conservée au cours de l’évolution, qui catalyse l’hydrolyse de son substrat préférentiel, la phosphatidylcholine (PC), pour générer de la choline et de l’acide phosphatidique (PA). La PLD régule de nombreux processus biologiques fondamentaux au sein de la cellule, entre autres, la prolifération, la différenciation, la survie cellulaire, l’apoptose, la migration, le trafic intracellulaire de protéines et de vésicules, l’endocytose, l’exocytose et la réorganisation du cytosquelette. De nombreuses études réalisées pendant la dernière décade ont impliqué la PLD dans plusieurs types de maladies, neurologiques, métaboliques ainsi que dans plusieurs aspects de l’oncogenèse, comme la progression tumorale, la dissémination métastatique ou la résistance aux thérapies ciblées comme celle utilisant la rapamycine. Tous ces travaux démontrent que la PLD est une cible thérapeutique de choix pour le traitement des plusieurs maladies.

Projets :

• Rôle de la PLD dans les calcifications vasculaires
• Rôle de la PLD dans la physiopathologie du cancer de la prostate
• Criblage de nouveaux inhibiteurs de la PLD

Chercheurs impliqués :

Abdelkarim Abousalham, Leyre Brizuela-Madrid, Saida Mebarek, Alexandre Noiriel

Principales publications récentes :

Rahier R et al. Development of a Direct and Continuous Phospholipase D Assay Based on the Chelation-Enhanced Fluorescence Property of 8-Hydroxyquinoline. Anal Chem. 2016 Jan 5;88(1):666-74.

Mebarek S et al. Phospholipases of mineralization competent cells and matrix vesicles: roles in physiological and pathological mineralizations. Int J Mol Sci. 2013 Mar 1;14(3):5036-129..

Do le D et al. Direct determination of phospholipase D activity by infrared spectroscopy. Anal Biochem. 2012 Nov 1;430(1):32-8..

Les sphingolipides

Les sphingolipides sont des lipides bioactifs qui régulent de nombreux processus biologiques fondamentaux au sein de la cellule comme la prolifération, la survie, le cycle cellulaire, la migration, l’apoptose, la réponse inflammatoire ou l’homéostasie osseuse. Le céramide, la sphingosine et la sphingosine 1-phosphate (S1P), sont les molécules centrales du métabolisme sphingolipidique avec des rôles opposés dans la cellule. La balance entre le céramide et la S1P, influence le devenir cellulaire. Les sphingosines kinases 1 et 2 (SphKs), productrices de S1P à partir de la sphingosine, ont une place prépondérante dans la régulation de cet équilibre.

S1PP= S1P phosphatases
SPL= S1P lyase

Projets :

• Régulation et mécanismes d’action de la voie métabolique de la S1P dans la physiopathologie de la spondylarthrite
• Rôle des sphingolipides dans la calcification vasculaire

Chercheurs impliqués :

Carole Bougault, Leyre Brizuela-Madrid, Saida Mebarek

Principale publication récente :

Brizuela L, et al. Osteoblast-derived sphingosine 1-phosphate to induce proliferation and confer resistance to therapeutics to bone metastasis-derived prostate cancer cells. Mol Oncol. 2014; 8(7):1181-95.

Fluidité, organisation et dynamique membranaire

De nombreuses protéines interagissent avec les lipides des membranes biologiques. Nous cherchons à caractériser l’effet de cette interaction sur la fluidité, l’organisation et la dynamique des lipides membranaires, ainsi que sur la structure des protéines, L’équipe s’intéresse également à l’organisation des lipides membranaires dans des conditions physiologiques ou sous l’effet de divers stimuli tels l’application d’un champ magnétique ou le stress oxydatif. Nous utilisons des membranes modèles (liposomes, monocouches lipidiques) analysées par microscopie à l’angle de Brewster, spectroscopies et microscopie de fluorescence, infrarouge en solution et à l’interface air/eau (FTIR, PM-IRRAS).

Projets :

• Fluidité et dynamique membranaire comme outil de discrimination et de ciblage des cellules tumorales selon le stade de différentiation.
• Développement de nouvelles voies de synthèse de sondes fluorescentes (en collaboration avec le Laboratoire Chimie Organique II-Glycochimie, ICBMS - Dr. David GUEYRARD et Pr. Petre GOEKJIAN).

Chercheurs impliqués :

Leyre Brizuela-Madrid, Thierry Granjon

Principales publications récentes :

Cheniour M et al. A convenient and versatile synthesis of Laurdan-like fluorescent membrane probes: characterization of their fluorescence properties. RSC ADV. 2016; 6 (7): 5547-5557.

Maniti O et al. Protein "amyloid-like" networks at the phospholipid membrane formed by 4-hydroxy-2-nonenal-modified mitochondrial creatine kinase. Mol Membr Biol. 2015;32(1):1-10.

Maniti O et al. Carrier-inside-carrier: polyelectrolyte microcapsules as reservoir for drug-loaded liposomes. J Liposome Res. 2015;25(2):122-30.

Francois-Moutal L et al. Structural comparison of highly similar nucleoside-diphosphate kinases: Molecular explanation of distinct membrane-binding behavior. Biochimie. 2014 Oct;105:110-8.