Responsable : Irina Gutsche
Notre groupe s’intéresse à l’imagerie des complexes macromoléculaires et des cellules dans le but d’obtenir des informations structurales qui permettraient de mieux comprendre le fonctionnement des processus cellulaires.
Notre technique d’imagerie préférée est la cryo-microscopie électronique : nous utilisons des équipements de pointe disponibles sur la plateforme EM de l’IBS et ailleurs pour obtenir des images de nos objets d’intérêt. Une fois que nous avons nos images, nous combinons les outils d’analyse d’images les plus récents pour résoudre les structures 3D des biomolécules. Ces dernières années, nous avons résolu les structures de plusieurs protéines et complexes, dont certains ont été purifiés et charactérisés dans notre laboratoire, et d’autres fournis par des collaborateurs.
Bien que nous continuions à étudier les relations structure-fonction de plusieurs systèmes biologiques à l’aide de la cryo-EM "traditionnelle" à particule unique, nous sommes conscients que le goulot d’étranglement de toutes les techniques structuraes in vitro est la préparation des échantillons : l’objet d’intérêt peut par exemple se désagréger pendant la purification, perdre ses partenaires cellulaires ou un ligand, ne pas avoir une modification post-traductionnelle essentielle ou changer d’état oligomérique. C’est pourquoi nous développons actuellement des méthodes permettant de résoudre des structures directement à partir des images d’échantillons hétérogènes. Dans l’ensemble, cette méthodologie devrait permettre d’étudier le protéome structural cellulaire dans son état natif. Ce projet est actuellement porté principalement par Ambroise Desfosses et Eymeline Pageot.
La méthode de choix pour aborder la structure 3D des biomolécules dans leur contexte cellulaire est indéniablement la tomographie cryo-électronique. Nous avons fait nos premiers pas dans le monde de la cryo-ET avec des systèmes reconstitués in vitro et des minicellules bactériennes, et depuis peu Irina Gutsche et Lorène Gonnin se sont également lancées dans du cryo-FIB-milling et de la cryo-ET in situ. En parallèle, nous nous sommes rapidement rendu compte qu’en plus des difficultés expérimentales, le principal problème auquel les nouveaux venus dans le domaine de la cryo-ET doivent faire face est la complexité du traitement d’images, l’absence d’une procédure standard et la nécessité de combinaison de plusieurs logiciels. Ainsi, deux doctorants du groupe, Alister Burt et Lorenzo Gaifas, créent et partagent leurs outils d’automatisation, d’analyse et de visualisation des données de la cryo-ET avec la communauté croissante des utilisateurs de cette technique. Ils ont également établi et maintiennent une ressource collaborative en ligne http://teamtomo.org pour faciliter le partage des connaissances et des outils liés au traitement des données de cryo-ET.
En plus de la cryo-EM, nous utilisons également une variété de méthodes complémentaires allant de l’analyse phénotypique à l’imagerie optique avancée, en passant par la biochimie, la biophysique et la cristallographie à rayons X. D’un point de vue biologique, les recherches du groupe sont principalement centrées autour de la réponse microbienne au stress, la signalisation et l’adaptation sensorielle, ainsi que des virus à ARN négatif non segmenté. Nous avons la chance de travailler avec un vaste réseau de collaborateurs locaux, nationaux et internationaux.