ATDC5 cells as a model of cartilage extracellular matrix neosynthesis, maturation and assembly. J Proteomics. 2020 May 15;219:103718. doi: 10.1016/j.jprot.2020.103718. Epub 2020 Feb 22. PMID: 32097723
L’équipe MolCelTEG explore la machinerie de biosynthèse et les mécanismes physiopathologiques d’assemblage des glycosaminoglycanes et des collagènes, principales macromolécules du micro- et macro-environnement cellulaire.
– Nous étudions la structure, les fonctions et les régulations des enzymes responsables de la biosynthèse et de la maturation des glycosaminoglycanes (glycosyltransférases/ sulfotransférases) et du collagène.
– Nous cherchons à établir les mécanismes de dysfonctionnement de ces enzymes conduisant à des désordres d’assemblage des matrices extracellulaires lors de situations pathologiques (pathologies ostéo-articulaires, maladies génétiques rares, cancer, fibrose)
– Notre but ultime est de corriger ces dysfonctionnements pathologiques par des approches thérapeutiques et de bio-ingénierie ciblant ces enzymes (xylosides, GAG-based drugs, anticorps, composés naturels).
Nos recherches s’appuient sur une approche multi-échelle de la molécule au patient.
Notre ambition est de parvenir à des solutions thérapeutiques concrètes dans les maladies impliquant des désordres de la synthèse des glycosaminoglycanes et/ou du collagène.
Principaux projets :
– Étude structurale et fonctionnelle des glycosyltransférases impliquées dans les étapes précoces de la biosynthèse des glycosaminoglycanes (β1,4-galactosyltransférase 7 (β4GalT7) et β1,3-galactosyltransférase 6, (β3GalT6)).
=> Approches de biologie moléculaire, biochimie et biophysiques.
– Recherche et développement de molécules glycosidiques bioactives ciblant ces enzymes et permettant de moduler (activer ou inhiber) la biosynthèse des glycosaminoglycanes (in vitro, in cellulo et in vivo) à visée thérapeutique.
=> Approches « structure-based » et criblages de banques, réel et virtuel. Développement de nouvelles méthodes de criblage des interactions protéine-sucre par fluorescence.
– Décryptage des mécanismes moléculaires des désordres de l’assemblage de la matrice extracellulaire dans différentes situations pathologiques :
=> Approches cellulaires, moléculaires, modèles animaux, études cliniques
Principaux projets :
– Établissement d’un modèle animal (souris KO) déficient en xylosyltransférase I et sa caractérisation en termes de développement et de manifestations pathologiques chez l’embryon.
– Compréhension des mécanismes moléculaires à l’origine des anomalies de développement observées chez l’embryon de souris déficientes, en particulier au niveau du système musculo squelettique.
– Génération d’un modèle de KO conditionnel chez la souris pour permettre l’inactivation contrôlée du gène XylTI (dans la mesure où l’inactivation du gène XylTI est létale).
– Étude du polymorphisme du gène XylTI pour expliquer si une mutation de ce gène peut être un facteur de risque quant à l’apparition de pathologies liées à un défaut de synthèse des protéoglycanes (arthrose).
– Développement de stratégie de bio ingénierie visant à s’opposer au défaut de production des glycosaminoglycanes en recherchant des molécules capables de stimuler l’activité de la xylosyltransférase I.
=> Approches pluridisciplinaires mettant en œuvre la production, la purification et la caractérisation structurale et fonctionnelle des glycosyltransférases recombinantes, l’établissement de modèles cellulaires et animaux ciblant ces enzymes ou encore la recherche de molécules bioactives spécifiquement dirigées contre ces potentielles cibles pharmacologiques.
Faits marquants sélectionnés
1. Découverte de nouvelles situations pathologiques sévères dans lesquelles un défaut de synthèse ou de maturation des GAG joue un rôle primordial :
– Nous avons montré que la sulfotransférase 3-OST3A (HS3ST3A) est oncogène dans une forme agressive de cancer du sein (HER2+). Nous avons ainsi établi la 3-OST3A comme marqueur pronostique de la malignité des tumeurs dans ce sous-type de cancer du sein (Mao/Gauche et al. 2016, Oncogene)
– Nous avons découvert qu’une maladie génétique rare (syndrome d’Ehlers-Danlos) est due à des mutations de la glycosyltransférase β3GalT6 (Malfait et al. 2013, Am. J. Hum. Genet).
La 3-OST3A exerce des effets pro- ou anti-oncogéniques en fonction du contexte cellulaire. Dans les cellules MCF-7, la 3-OST3A est épigénétiquement réprimée et joue un rôle suppresseur de tumeur par un mécanisme et des voies de signalisation dépendants du FGF7 et du FRGR2IIIB. Dans les cellules HER2+ et chez les patientes atteintes de cancer du sein de ce sous-type la 3-OST3A exerce une activité oncogénique. Chez ces patientes, ce gène représente un marqueur pronostic de malignité du cancer du sein (Mao/Gauche et al. 2016, Oncogene).
2. Développement de ligands de la b4GalT7 par une approche rationnelle basée sur la structure de cette enzyme (Saliba et al. 2015, J. Biol. Chem.). Mise au point d’une technique originale de criblage des interactions protréine-sucre par méthode de fluorescence qui a fait l’objet d’un brevet.
Principe de la technologie Glyco-Fluo (Patent WO2016/038205). La molécule de sucre (symbole bleu) est couplée au N-MANT (N-methylanthranilate, cercle vert). Au sein du site actif hydrophobe de la protéine d’intérêt (cercle plein orange), le signal du N-MANT augmente (cercle jaune). Lorsque le dérivé sucre-MANT est déplacé par un compétiteur (croix noire) présent dans une chimiothèque, le signal de fluorescence de la molécule diminue. Les techniques de FRET et d’anisotropie de fluorescence peuvent alternativement être employées et portées à haut débit pour le criblage de banques. Ce procédé a été adapté à l’étude des interactions Maltose Binding Protein-maltose-MANT et β4GalT7-Xylose-MANT.
. Le propeptide C-terminal du procollagène de type II, également appelé Chondrocalcin, est un déterminant critique de la maturation du collagène, mais est clivé lors de l’assemblage fibrillaire. Nous avons découvert que chondrocalcin clivée fournit aux chondrocytes des signaux impliquant sa ré-internalisation cellulaire, régulant l’expression des gènes de la matrice extracellulaires et des métalloprotéases (Bantsimba-Malanda et al., Matrix Biol. 2013).
De plus, son influence métabolique est déterminée entre autres par son intégration physique à la matrice extracellulaire environnantes, comme pour d’autres molécules matricielles, notamment Matrilin-3 (Vincourt et al. 2012, Matrix Biol). Ces études impliquent le développement d’outils spécifiques, telles que l’analyse quantitative relative des protéines sécrétées par les chondrocytes par spectrométrie de masse sans marquage (Riffault et al. 2015, Proteomic).
Synthesis of oligosaccharides of the linkage region of proteoglycans using regioselective glycosylation. Org Biomol Chem. 2020 Jul 1;18(25):4831-4842. doi: 10.1039/d0ob00783h. PMID: 32608461
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