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Institut de Biologie StructuraleGrenoble / France

Contacts relatifs à cet article / FIESCHI Franck

Équipe Membranes et Immunité

Responsable : Franck Fieschi (Professeur, UGA)

Équipe

- Eric Forest (DR, CEA).
- Corinne Vivès (Ingénieur, CEA).
- Jérôme Dupuy (Maître de Conférence, UGA).
- Michel Thépaut (Ingénieur de Recherche, CNRS).
- Isabelle Hartlein (Assistante Ingénieur, CNRS).
- Pascal Gabard (Technicien, Industrie).
- Vanessa Porkolab (Doctorante, MENRT).
- Silvia Achilli (Doctorante, ITN Marie Curie).
- Nina Breteau (Stage professionnel).

Introduction

Nos thématiques concernent les mécanismes de défense, l’inflammation, l’interaction Virus-Hôtes et l’immunodéficience via la caractérisation structurale et fonctionnelle de protéines membranaires du système immunitaire.

Le fonctionnement du système immunitaire implique de nombreuses étapes d’interaction cellules-cellules, hôte-pathogène, d’activation cellulaire en vue du déclenchement de la réponse immunitaire et bien d’autres fonctions encore qui requièrent un arsenal en protéines membranaires particulièrement diversifié et différent d’un type cellulaire à l’autre. Ces protéines, du fait de leur rôle en santé humaine (récepteur pour des pathogènes, pour des signaux chimiotactiques ou d’activation, protéines d’adhérence, réponse inflammatoire…), sont un enjeu de premier plan pour la recherche fondamentale mais également pour la recherche médicale appliquée. Malgré les écueils méthodologiques qu’il y a à travailler sur des protéines membranaires eucaryotes, nous sommes engagés sur ce type de problématique au niveau de trois projets :

Le complexe de la NADPH Oxydase : un complexe enzymatique membranaire à multiple composants

- Contact : Franck FIESCHI.
- Personnes impliquées : Corinne Vivès, Jérôme Dupuy, Michel Thépaut, Isabelle Hartlein, Pascal Gabard, Nina Breteau.

Lors d’une infection bactérienne, la NADPH oxydase des neutrophiles va amorcer la destruction des microorganismes phagocytés au site d’infection en produisant une importante quantité d’ions superoxydes et de produits dérivés (H2O2, HOCl). Compte tenu de la dangerosité des espèces produites, l’activité de ce système doit être finement contrôlée par la cellule. Ce complexe macromoléculaire est constitué d’une partie membranaire, le flavocytochrome b558 et de plusieurs protéines cytosoliques qui en s’associant à la partie membranaire, sous l’effet d’un signal, déclenchent le transfert d’électrons du NADPH vers l’O2.

Nous caractérisons d’un point de vue structural et fonctionnel les différents composants du complexe, ainsi que certaines des étapes pilotant les modifications structurales qui conduisent à l’assemblage du complexe à la membrane et à l’activation de son pouvoir catalytique.

Collaborations :

- IBBMC, Université de Paris XI, Orsay.
- Eric Forest, Institut de Biologie Structurale, Grenoble.
- CDiReC, CHU, Grenoble.
- Tel Aviv University, Israel.

Intéractions hôte-pathogènes

- Contact GPCR : Corinne Vivès et Franck Fieschi.
- Personnes impliquées GPCR : Eva Pebay-Peyroula.
- Contact Lectines : Franck Fieschi.
- Personnes impliquées Lectines : Michel Thépaut, Corinne Vivès, Vanessa Porkolab, Silvia Achilli.

Lors de l’infection par HIV, le virus doit tout d’abord être capturé au niveau des épithéliums muqueux puis transporté jusqu’aux organes lymphoïdes où se trouve les cibles cellulaires majoritaires du virus, les lymphocytes T. Au niveau des épithéliums, le virus est capturé par le biais d’une interaction de ses glycoprotéines de surface avec une lectine membranaire présente à la surface de cellules dendritiques, la protéine DC-SIGN. Une fois fixé, le virus intact est transporté par ces cellules dendritiques jusqu’aux lymphocytes T dans les organes lymphoïdes. Alors le virus infecte la cellule cible au travers de l’interaction avec divers récepteurs dont CXCR4 ou CCR5. Ces différentes protéines, impliquées dans la capture, le transport et l’infection par le virus, font l’objet de développement méthodologique ou d’études structurales et fonctionnelles plus avancées.

Un effort important est mené pour mettre au point des stratégies de surproduction des récepteurs couplés aux protéines G que sont CXCR4 et CCR5 afin de permettre leur étude structurale. En ce qui concerne DC-SIGN, nous caractérisons les propriétés biochimiques et structurales de ce récepteur oligomérique ainsi que ses propriétés d’interactions avec ses cibles. Outre son rôle dans l’infection à VIH, DC-SIGN a pu être identifié comme étant également impliqué dans le mécanisme infectieux d’autres pathogènes tels que le virus de la Dengue, de l’Hépatite C ou le Cytomégalovirus, etc... Dans le cadre d’un réseau pluridisciplinaire avec des chimistes, nous développons des ligands multivalents spécifiques de DC-SIGN (des glycodendrimères) afin d’inhiber les interactions virus-DC-SIGN ou de développer des vecteurs fonctionnalisés ciblant les cellules dendritiques.

D’autres lectines des cellules dendritiques présentent des propriétés d’interaction avec des pathogènes. Parmi celles-ci, nous travaillons également sur la Langerine. Cette lectine spécifique des cellules de Langerhans est également capable de reconnaitre le VIH. Elle est de plus à l’origine de la formation d’un organite original, le granule de Birbeck. Nous étudions les ligands physiologiques de cette lectine, ses propriétés structurales ainsi que son rôle dans la formation des granules de Birbeck.

Collaborations :

- Hugues Lortat–Jacob, LEM Institut de Biologie Structurale, Grenoble.
- Anne Imberty, CERMAV, Grenoble.
- Fernando Arenzana-Seisdedos, Institut Pasteur, Paris.
- Patrice Vachette & Dominique Durand, Université de Paris XI, Orsay.
- Jean-Luc Popot, IBPC, Paris.
- Jean-Louis Bannère, Faculté de Pharmacie, Montpellier.
- Jenny Valladeau, University Claude Bernard, Lyon.
- Javier Rojo, Instituto de Investigaciones Quimicas, Sevilla, Spain.
- Anna Bernardi, Universita’ di Milano, Italy.

Plateforme associée

La plate-forme MP3 (Membrane Protein Purification Platform) est un ensemble de quatre modules de purifications de protéines, de type Akta Xpress, dédiés à la purification de protéines membranaires.

Responsable de la plate-forme : Michel Thépaut.

Membres de l’équipe :

Derrière (de gauche à droite) : Eric Forest, Franck Fieschi, Jérôme Dupuy, Michel Thépaut, Isabelle Petit-Hartlein.
Devant (de gauche à droite) : Nina Breteau, Silvia Achilli, Vanessa Porkolab, Pascal Gabard, Corinne Vivès.

Brevet

Dupuy J, Hajjar C, Cherrier M, Fieschi F.
NADPH oxidase proteins.
WO/2015/162383 (2015).

Publications Récentes

Guzzi C, Alfarano P, Sutkeviciute I, Sattin S, Ribeiro-Viana R, Fieschi F, Bernardi A, Weiser J, Rojo J, Angulo J, Nieto PM.
Detection and quantitative analysis of two independent binding modes of a small ligand responsible for DC-SIGN clustering.
Org Biomol Chem. (2016) 14 : 335-44.

Pustylnikov S, Dave RS, Khan ZK, Porkolab V, Rashad AA, Hutchinson M, Fieschi F, Chaiken I, Jain P.
Short Communication : Inhibition of DC-SIGN-Mediated HIV-1 Infection by Complementary Actions of Dendritic Cell Receptor Antagonists and Env-Targeting Virus Inactivators.
AIDS Res Hum Retroviruses. (2016) 32 : 93-100.

Giladi M, Almagor L, van Dijk L, Hiller R, Man P, Forest E and Khananshvili D.
Asymmetric preorganisation of inverted pair residues in the sodium-calcium exchanger.
Scientific Reports (2016) In press.

Muñoz-García JC, Chabrol E, Vivès RR, Thomas A, de Paz JL, Rojo J, Imberty A, Fieschi F, Nieto PM, Angulo J.
Langerin-heparin interaction : two binding sites for small and large ligands as revealed by a combination of NMR spectroscopy and cross-linking mapping experiments.
J Am Chem Soc. (2015) 137 : 4100-10.

Chabrol E, Thépaut M, Dezutter-Dambuyant C, Vivès C, Marcoux J, Kahn R, Valladeau-Guilemond J, Vachette P, Durand D, Fieschi F.
Alteration of the langerin oligomerization state affects Birbeck granule formation.
Biophys J. (2015) 108 : 666-77.

Ordanini S, Varga N, Porkolab V, Thépaut M, Belvisi L, Bertaglia A, Palmioli A, Berzi A, Trabattoni D, Clerici M, Fieschi F, Bernardi A.
Designing nanomolar antagonists of DC-SIGN-mediated HIV infection : ligand presentation using molecular rods.
Chem Commun (Camb). (2015) 51 : 3816-9.

Lennartz F, Bengtsson A, Olsen RW, Joergensen L, Brown A, Remy L, Man P, Forest E, Barfod LK, Adams Y, Higgins MK, Jensen AT.
Mapping the Binding Site of a Cross-Reactive Plasmodium falciparum PfEMP1 Monoclonal Antibody Inhibitory of ICAM-1 Binding.
J Immunol. (2015) 195 : 3273-83.

Beaumel S, Grunwald D, Fieschi F, Stasia MJ.
Identification of NOX2 regions for normal biosynthesis of cytochrome b558 in phagocytes highlighting essential residues for p22phox binding.
Biochem J. (2014) 464 : 425-37.

Sutkeviciute I, Thépaut M, Sattin S, Berzi A, McGeagh J, Grudinin S, Weiser J, Le Roy A, Reina JJ, Rojo J, Clerici M, Bernardi A, Ebel C, Fieschi F.
Unique DC-SIGN clustering activity of a small glycomimetic : A lesson for ligand design.
ACS Chem Biol. (2014) 9 : 1377-85.

Tomašić T, Hajšek D, Švajger U, Luzar J, Obermajer N, Petit-Haertlein I, Fieschi F, Anderluh M.
Monovalent mannose-based DC-SIGN antagonists : targeting the hydrophobic groove of the receptor.
Eur J Med Chem. (2014) 75 : 308-26.

Varga N, Sutkeviciute I, Ribeiro-Viana R, Berzi A, Ramdasi R, Daghetti A, Vettoretti G, Amara A, Clerici M, Rojo J, Fieschi F, Bernardi A.
A multivalent inhibitor of the DC-SIGN dependent uptake of HIV-1 and Dengue virus.
Biomaterials (2014) 35 : 4175-84.

Picciocchi A, Siaučiūnaiteė-Gaubard L, Petit-Hartlein I, Sadir R, Revilloud J, Caro L, Vivaudou M, Fieschi F, Moreau C, Vivès C.
C-terminal engineering of CXCL12 and CCL5 chemokines : functional characterization by electrophysiological recordings.
PLoS One (2014) 9 : e87394.

Diotti RA, Mancini N, Clementi N, Sautto G, Moreno GJ, Criscuolo E, Cappelletti F, Man P, Forest E, Remy L, Giannecchini S, Clementi M, Burioni R.
Cloning of the first human anti-JCPyV/VP1 neutralizing monoclonal antibody : epitope definition and implications in risk stratification of patients under natalizumab therapy.
Antiviral Res. (2014) 108 : 94-103.

Richichi B, Imberty A, Gillon E, Bosco R, Sutkeviciute I, Fieschi F, Nativi C.
Synthesis of a selective inhibitor of a fucose binding bacterial lectin from Burkholderia ambifaria.
Org Biomol Chem. (2013) 11 : 4086-94.

Varga N, Sutkeviciute I, Guzzi C, McGeagh J, Petit-Haertlein I, Gugliotta S, Weiser J, Angulo J, Fieschi F, Bernardi A.
Selective targeting of dendritic cell-specific intercellular adhesion molecule-3-grabbing nonintegrin (DC-SIGN) with mannose-based glycomimetics : synthesis and interaction studies of bis(benzylamide) derivatives of a pseudomannobioside.
Chemistry (2013) 19 : 4786-97.

Thépaut M, Guzzi C, Sutkeviciute I, Sattin S, Ribeiro-Viana R, Varga N, Chabrol E, Rojo J, Bernardi A, Angulo J, Nieto PM, Fieschi F.
Structure of a glycomimetic ligand in the carbohydrate recognition domain of C-type lectin DC-SIGN. Structural requirements for selectivity and ligand design.
J Am Chem Soc. (2013) 135 : 2518-29.

Bernardi A, Jiménez-Barbero J, Casnati A, De Castro C, Darbre T, Fieschi F, Finne J, Funken H, Jaeger KE, Lahmann M, Lindhorst TK, Marradi M, Messner P, Molinaro A, Murphy PV, Nativi C, Oscarson S, Penadés S, Peri F, Pieters RJ, Renaudet O, Reymond JL, Richichi B, Rojo J, Sansone F, Schäffer C, Turnbull WB, Velasco-Torrijos T, Vidal S, Vincent S, Wennekes T, Zuilhof H, Imberty A.
Multivalent glycoconjugates as anti-pathogenic agents.
Chem Soc Rev. (2013) 42 : 4709-27.

Jacky BP, Garay PE, Dupuy J, Nelson JB, Cai B, Molina Y, Wang J, Steward LE, Broide RS, Francis J, Aoki KR, Stevens RC, Fernández-Salas E.
Identification of fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR3) as a protein receptor for botulinum neurotoxin serotype A (BoNT/A).
PLoS Pathog. (2013) 9 : e1003369.