Équipe Membrane & Immunité (Franck Fieschi)

Responsable d’équipe : Franck FIESCHI (Professeur, UGA)

Membres actuels

Franck Fieschi (Pr - UGA, IUF)
Marie José Stasia (MCUPH - UGA)
Cédric Laguri (CR - CNRS)
Michel Thépaut (IR - CNRS)
Isabelle Petit-Hartlein (AI - CNRS)
Perinne Rochas (PhD - UGA)
Massilia Abbas (PhD - UGA)
Maria Val-Pevida (PhD - UGA)

Expertise

Biochimie des protéines membranaires ; Biophysique des interactions (SPR, ITC, BLI ) ; Cristallographie RX ; Resonnance Magnétique Nucléaire ; Cryomicroscopie électronique.

Mots Clés

Biochimie redox, Glycobiologie, Protéine Membranaire, Immunité, Récepteurs Lectines de Type C, Complexes NADPH Oxydase.

Introduction

Le fonctionnement du système immunitaire implique beaucoup d’étapes d’interactions cellulaires, hôte-pathogène, et activation cellulaire pour l’initiation de la réponse immunitaire, qui nécessite un arsenal diversifié de protéines membranaires qui différent d’un type cellulaire à un autre. En raison de leurs rôles dans la santé humaine, ces protéines sont d’un intérêt majeur pour la recherche médicale fondamentale et appliquée. Malgré les pièges méthodologiques liés au travail sur les protéines membranaires eucaryotes, nous nous sommes engagés à étudier deux grandes familles de protéines : les récepteurs lectines de type C (CLRs) et les NADPH oxydases de la famille NOX (NOXs). Les CLRs reconnaissent des motifs saccharidiques de type non-soi ou soi-altéré et modulent la réponse immunitaire associée. Les NOXs génèrent des espèces réactives de l’oxygène utilisées comme agent cytotoxique et aussi pour la signalisation dans beaucoup de tissus ; les dérégulations mènent au stress oxydatif et à des maladies.

NADPH oxydases de la famille NOX (NOXs)

Enzymes NOX eucaryotes.
– Contact : Marie José Stasia, Franck FIESCHI.
– Personnes impliquées : Michel Thépaut, Isabelle Hartlein, Perrine Rochas, Maria Val Pevida.

Les enzymes NOXs sont des enzymes redox membranaires impliquées dans la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS). En effet, les enzymes NOX et leur produits réactifs sont impliqués dans beaucoup de fonctions physiologiques de première importance (régulation du tonus cardiovasculaire, synthèse hormonale, équilibre, fertilité…), faisant d’elles des cibles intéressantes pour beaucoup de sociétés pharmaceutiques. Notablement, les NOXs ont été initialement identifiées comme étant un facteur clé pour l’immunité innée comme illustré dans granulomatose septique chronique (CGD). CGD est une immunodéficience héréditaire dans laquelle les patients perdent la fonction NOX2. Marie José Stasia dans le groupe dirige un centre de diagnostique CGD au CHU de Grenoble Alpes. À partir de mutations identifiées chez des patients, nous reconstituons celles-ci de manière recombinante, caractérisons leurs impact fonctionnels et structuraux au travers d’approches intégrées allant de la biophysique à l’immunologie.

Homologues NOX procaryotes.
– Contact : Franck FIESCHI.
– Personnes impliquées : Michel Thépaut, Isabelle Hartlein.

Pour aider à élucider les mécanismes moléculaires et les structures des Noxs, nous avons développé des études sur des homologues NOX procaryotes. Nous nous concentrons sur la production et la caractérisation de la NOX de Streptococcus pneumonia (SpNox). Une partie de ce travail se fait en partenariat avec Pr. Susan Smith de KSU, Georgia-USA.

Nous étudions également un autre homologue bactérien, MsrQ, correspondant uniquement à la partie transmembranaire des NOX eukaryotes.

Résultats marquant pour les années 2019-2024 :
Au cours des cinq dernières années, nous avons caractérisé la structure et les mécanismes d’oxydoréduction d’un analogue bactérien de la NOX, SpNOX, en utilisant la diffusion des neutrons aux petits angles (SANS) dans un premier temps, puis la cristallographie aux rayons X. Ses informations structurales ont été largement complétés par de nombreuses caractérisations enzymatiques, mécanistiques détaillées. Nous avons également développé de nouveaux systèmes d’expression pour la production recombinante de l’enzyme NOX des neutrophiles humains. En outre, nous avons créé de nouveaux outils cellulaires, des lignées de cellules phagocytaires avec des sous-unités NOX désactivées, ce qui nous permet d’initier le développement d’approches thérapeutiques pour les défauts immunitaires héréditaires (maladie granulomateuse chronique - CGD) causés par l’inactivation génétique des NOX.

Collaborations :
– Félix Weis, IBS, Grenoble, France.
– Susan Smith, Kennesaw State University, Georgia, USA.
– Ulla Knaus, University College Dublin, Ireland.

Les Récepteurs Lectines de type C (CLRs).

Les CLRs sont des récepteurs de reconnaissance d’agents pathogènes essentiels au système immunitaire pour la reconnaissance et la signalisation. Les CLRs reconnaissent des motifs spécifiques basés sur des sucres et jouent un rôle essentiel dans les processus menant à la présentation de l’antigène par les cellules dendritiques. Différents CLRs reconnaissent différents motifs, induisant soit l’activation soit la répression de la réponse immunitaire. Toutefois, des pathogènes comme HIV, SARS-CoV-2 et M. tuberculosis peuvent détourner la fonction des CLRs et échapper au système immunitaire. Les CLRs peuvent être ciblées, selon le contexte, pour des stratégies de vaccination, l’activation immunitaire, agents anti-infectieux, etc... ce qui les rend attractives pour la découverte de médicaments.

Développements d’outils, de méthodes et de ligands spécifiques
– Contact : Franck Fieschi.
– Personnes impliquées Lectines : Michel Thépaut, Franck Fieschi.

Développement de la production recombinante de CLRs humaines : actuellement 10 lectines humaines différentes.
Développement de nouveaux outils : lectines multivalentes artificielles, surfaces d’interactions orientées, Lectin-array
Optimisation de ligand et approches de criblages : glycan arrays, glycomimetic screening.
Caractérisation structurale de complexes de récepteurs/ligands.

Interactions hôte-pathogènes
– Contact : Cédric Laguri, Franck FIESCHI.
– Personnes impliquées : Massilia Abbas, Michel Thépaut, Cédric Laguri, Franck Fieschi.

Interactions CLRS-Virus (SARS-CoV2)
Interactions des CLRs avec les bactéries Gram- (avec lipopolysaccharides) : Développement de mimes de la membrane bactérienne externe
Interactions avec bactéries Gram + (acide téichoiques)

Lectines et Immunité, Cancer
– Contact : Franck FIESCHI.
– Personnes impliquées : Michel Thépaut, Franck Fieschi.

Reconnaissances CLRs-cellules cancéreuses
Cancer, CLRs et signalisation du système immunitaire

Résultats marquant pour les années 2019-2024 :

Nos recherches antérieures portaient sur l’interaction entre les CLR et les virus (VIH, dengue) et, par conséquent, lorsque la pandémie de COVID-19 a commencé, nous nous sommes rapidement adaptés pour faire face à la crise émergente. Nous avons obtenu les outils nécessaires pour exprimer la protéine Spike dès mars 2020. Nous avons mis en place, avec le soutien du directeur de notre institut, une équipe de volontaires (15 personnes) pour lancer la production de la protéine recombinante Spike alors que le Monde entrait dans sa première phase de confinement. Cet effort a permis de fournir aux autres groupes de l’IBS les outils et les protocoles de production de Spike pour leur retour en mai 2020 et de soutenir d’autres études, y compris pour nous l’interactions de la Spike avec les membranes cellulaires (collaborations ILL). Principalement, nous avons démontré que les CLRs contribuent à un mode alternatif de dissémination de COVID-19, par trans-infection, médié par la reconnaissance des glycans de la protéine Spike par des CLRs spécifiques (DC-SIGN et L-SIGN). Au cours de cette période, nous avons également développé des outils, y compris l’ingénierie de surface SPR, pour caractériser les interactions multivalentes typiques de ces complexes glycanes-CLR. En collaboration avec l’université de Milan, nous avons créé, caractérisé et breveté des antagonistes glycomimétiques sélectifs ciblant les CLR, notamment pour des applications dans le contexte du COVID-19. Les modes d’interactions de ces ligands ont été caractérisé par crystallographie aux rayon X des complexes Lectines/Glycomimétique. Dans la dernière partie du quinquennat, nous avons commencé à explorer le rôle des CLR dans la reconnaissance des bactéries gram-négatives à travers leurs lipopolysaccharides (LPS). Cela a conduit à une nouvelle collaboration avec un groupe de Naples spécialisé dans la production de LPS, et le développements d’outils dédiées (modèles de membranes externes de Gram-) pour l’étude des interactions LPS/CLRS (arrivée de Cedric Laguri dans l’équipe en 2023). Sur le quinquennat nous avons poursuivit aussi, principalement au travers de collaboration locales (JL Coll et C. Aspord), la caractérisation du lien CLRs/Cancer dans la réponse immunitaire anti-tumorale et aussi la production d’outils basés sur des lectines spécifiques pour des applications de ciblage des cellules cancéreuses présentant un profil glycanique altéré spécifique.

Collaborations :
– Anna Bernardi, University of Milano, Italy.
– Javier Rojo, Instituto de Investigaciones Quimicas, Sevilla, Spain.
– Niels Reichardt, CIC biomaGUNE, San Sebastian, Spain.
– Antonio Molinaro, Roberta Marchetti and Alba Silippo, University of Naples Federico II, Italy.
– Yoann Rombouts, Institute of Pharmacology and Structural Biology, Toulouse.
– Jean-Luc Coll, Institute for Advanced Biosciences, Grenoble.
– Carolien Asport, Etablissement Français du Sang, Grenoble
– Olivier Renaudet, University of Grenoble.
– Pedro Manuel Nieto Mesa and Jesus Angulo, Institute for Chemical Research (IIQ), Sevilla, Spain.
– Anne Imberty and Annabelle Varrot, CERMAV, Grenoble.
– Société GlycoDiag, Ludovic Landemarre, Orléans

Brevet

Pollastri S, Bernardi A, Delaunay C, Thepaut M, Fieschi F.
Glycomimetic binders for L-SIGN.
WO/2023/209586.

Alumni

Clara Delaunay (PhD 2020-2023, Ecole doctorale UGA)
Eugénie Laigre (Post Doc, 2020-2022, ANR Lect Array)
Poushalee Dutta (M2, 2022)
Quentin Durieux (M2, 2020)
Yasmina Grimoire (CDD IE, 2019-2021, ANR Lect Array)
François Bulteau (PhD 2017-2020, GlycoALps - Idex UGA)
Annelise Vermot (PhD 2016-2020, Program Emergence - UGA)
Silvia Achilli (PhD 2015- 2018, ITN Marie curie "Immunoshape" - Horizon 2020)
Vanessa Porkolab (PhD 2013-2016, Region Rhône-Alpes)
Pascal Gabard (CDD, 2013-2015, Coll. Industriel)
Christine Hajjar (PhD 2011-2014, Ecole doctorale UGA)
Antoine Picchiocci (Post doc 2009-2013)
Ieva Sutkeviciute (PhD 2009-2012 ; ITN Marie curie "Carmusys" - 7ème PCRD)
Lina Siauciunate (PhD 2009-2012, ITN SBMP - 7ème PCRD)
Eric Chabrol (PhD 2008 -2012, Ecole doctorale UGA)
Julien Marcoux (PhD 2006-2010, CFR CEA)
Georges Tabarani (PhD 2004-2008, CFR CEA)
Sylvie Chenavas PhD 2001-2005, UGA)
Corinne Houlès (Post Doc 2001-2003, Sidaction)
Corinne Vivès (Post Doc 2000-2002, ANRS)
Claire Massenet (PhD 1998-2002, UGA)