IBS - Institut de Biologie Structurale - Grenoble / France

Les protéines intrinsèquement désordonnées des tardigrades s'auto-assemblent en gels fibreux en réponse au stress environnemental.

PELLEQUER Jean-Luc — 2026-01-27T11:21:05Z

Les tardigrades sont remarquables pour leur capacité à survivre à des conditions de stress extrêmes aussi diverses que les températures extrêmes et la dessiccation. Les mécanismes moléculaires qui leur confèrent cette résistance inhabituelle au stress physique restent inconnus. Récemment, il a été démontré que des protéines intrinsèquement désordonnées, propres aux tardigrades, jouent un rôle essentiel dans l'anhydrobiose des tardigrades. Nous caractérisons ici le comportement conformationnel et physique de la protéine CAHS-8 de Hypsibius exemplaris. L'imagerie AFM montre que la protéine forme successivement des oligomères, de longues fibres et enfin des gels constitués de fibres, d'une manière fortement dépendante de la température. La RMN montre que le domaine hélicoïdal forme le cœur de la structure fibrillaire, les extrémités désordonnées restant très dynamiques au sein du gel.
Les images AFM ont été réalisées par Jean-Marie Teulon à partir d'échantillons préparés par Anas Malki. L'amélioration des images AFM à l'aide du filtre de pondération laplacien a été réalisée par Wendy Chen.

Malki A, Teulon J-M, Camacho Zarco A, Chen S-wW, Adamski W, Maurin D, Salvi N, Pellequer J-L and Blackledge M (2022) Intrinsically disordered tardigrade proteins self-assemble into fibrous gels in response to environmental stress. Angew. Chem. Int. Ed. 61 : e202109961.

AFM-ASSEMBLY

PELLEQUER Jean-Luc — 2025-04-03T10:42:15Z

Pellequer J-L (2024) Perspectives toward an integrative structural biology pipeline with atomic force microscopy topographic images. J. Mol. Recognit. 37 : e3102.

AFM-Assembly est une suite de scripts et programmes qui permettent d'assembler des structures tridimensionnelles (format PDB) sous la contrainte expérimentale de la surface topographique d'une molecule d'intérêt.
AFM-Assembly permet de réaliser la transition entre une imagerie de particules uniques et isolées a haute-resolution par AFM et l'assemblage tridimensionnelle de molecules au niveau atomique.
Certes, la resolution d'une surface topographique AFM n'est pas suffisante pour contraindre directement le positionnement d'atomes/résidus a partir d'une surface topographique. En revanche, il est tout a fait possible d'assembler différents morceaux d'une structure, ou d'un complexe, a partir de fichiers PDB, le tout sous une contrainte expérimentale de molecules uniques.
La grande difference entre l'imagerie AFM et les microscopies électroniques est l'unique rapport signal/bruit d'une topographie d'AFM qui permet de "voir" la conformation globale d'une seule molecule (avec une resolution pratique du nm).

AFM-Assembly a été initialement développé par Minh-hieu Trinh et étendu dans sa forme actuelle par Rui M. Chaves pour le fitting etl'assemblage.

Arrêt de croissance racinaire, rigidité, et stress métalliques

PELLEQUER Jean-Luc — 2023-11-01T10:27:16Z

Nous avons étudié le changement de rigidité de la paroi cellulaire primaire externe de plantules vivantes d'Arabidopsis thaliana en présence d'un stress métallique à l'aide de la microscopie à force atomique. Les résultats révèlent pour la première fois le découplage entre la réponse mécanique (raidissement de la paroi cellulaire) et l'arrêt de l'extension des racines. On démontre aussi une synergie moléculaire dans la réponse physiologique au stress où la réponse au stress Aluminium amplifie la réponse du stress Fer par l'intermédiaire de l'acide organique malate.

Kaur H, Teulon J-M, Godon C, Desnos T, Chen S-wW and Pellequer J-L (2024) Correlation between plant cell wall stiffening and root extension arrest phenotype in the combined abiotic stress of Fe and Al. Plant Cell Environ. 47:574–584.

Des cristaux natifs de Bacillus thuringiensis

PELLEQUER Jean-Luc — 2023-09-11T11:31:35Z

Cry11Aa et Cyt1Aa sont deux toxines pesticides produites par Bacillus thuringiensis subsp. israelensis. Pour mieux comprendre la nature de leurs oligomères dans les actions toxiques et les effets synergiques, nous avons utilisé la microscopie à force atomique pour sonder les surfaces de leurs cristaux natifs, et nous avons utilisé le filtre de poids L pour améliorer les caractéristiques structurelles.

Les images de ces cristaux se trouvent dans plusieurs publications en collaboration avec l'équipe SNAX de Jacques-Philippe Colletier à l'IBS. Les images AFM ont été obtenues par Jean-Marie Teulon et le traitement d'images a été réalisé par Shu-wen W. Chen.

Tetreau G, Banneville A-S, Andreeva EA, Brewster AS, Hunter MS, Sierra RG, Teulon J-M, Young ID, Burke N, Gruenewald T, Beaudouin J, Snigireva I, Fernandez-Luna MT, Burt A, Park H-W, Signor L, Bafna JA, Sadir R, Fenel D, Boeri-Erba E, Bacia M, Zala N, Laporte F, Després L, Weik M, Boutet S, Rosenthal M, Coquelle N, Burghammer M, Cascio D, Sawaya MR, Winterhalter M, Gratton E, Gutsche I, Federici B, Pellequer J-L, Sauter NK and Colletier J-P (2020) Serial femtosecond crystallography drives elucidation of mosquitocidal Cyt1Aa bioactivation cascade, from in vivo crystallization to cell lysis. Nat. Comm. 11 : 1153.

Tetreau G, Sawaya MR, De Zitter E, Andreeva EA, Banneville A-S, Schibrosky N, Coquelle N, Brewster AS, Schiro G, Grünbein M-L, Kovacs GN, Hunter MS, Kloos M, Sierra RG, Qiao P, Bideshi D, Young ID, Zala N, Engilberge S, Gorel A, Signor L, Teulon J-M, Bielicki J, Bean R, Letrun R, Batyuk A, Snigireva I, Fenel D, Schubert R, Laporte F, Després L, Bacia M, Girard E, Roux-Gossart A, Chapelle C, Maury O, Ling WL, Boutet S, Mancuso A, Barends TRM, Pellequer JL, Park H-W, Laganowsky AD, Rodriguez J, Burghammer M, Shoeman RL, Doak RB, Weik M, Sauter NK, Federici B, Cascio D, Schlichting I and Colletier J-P (2022) De novo determination of mosquitocidal Cry11Aa and Cry11Ba structures by serial femtosecond crystallography on nanocrystals. Nat. Comm. 13 : 4376.

Chen SWW, Teulon JM and Pellequer JL (2023) Cry11Aa and Cyt1Aa exhibit different structural orders in crystal topography. J. Mol. Recogn. 36 : e3047.

Un protocole optimisé pour mesurer l'élasticité des racines

PELLEQUER Jean-Luc — 2023-09-11T08:25:34Z

La rigidité joue un rôle central dans l'extension des cellules végétales. Nous avons optimisé un protocole permettant de détecter les changements de rigidité sur la paroi cellulaire épidermique externe des racines de plantes vivantes à l'aide de la microscopie à force atomique (AFM). Un protocole fournit des instructions générales pour la collecte des courbes force-distance et l'analyse de la rigidité à l'aide d'un modèle mécanique basé sur le contact. Avec ce protocole et une formation initiale à l'AFM, un utilisateur est capable de réaliser des expériences d'indentation sur Arabidopsis thaliana de 4 et 5 jours et de déterminer les propriétés de rigidité.

Kaur H, Teulon J-M, Foucher A-E, Fenel D, Chen S-wW, Godon C, Desnos T and Pellequer J-L (2023) Measuring external primary cell wall elasticity of seedling roots using atomic force microscopy. STAR Protoc. 4 : 102265.

La théorie trimécanique

PELLEQUER Jean-Luc — 2023-01-10T15:27:18Z

Une nouvelle version du modèle de mécanique de contact basée sur l'application stricte des principes de Sneddon.

La théorie trimécanique est le concept même de la nanomécanique des composites qui sous-tend le mécanisme de restauration du matériau sous une compression externe. Elle permet de démêler les réponses mécaniques linéaires et celles liées à la forme de la pointe à différentes profondeurs d'indentation.

La théorie trimécanique s'applique à tous les modèles mécaniques basés sur le contact avec une relation force-profondeur de type loi de puissance. La perspective de cette recherche est que la mesure de la rigidité ne restera pas à un niveau d'évaluation globale, mais ira plus loin pour relier les comportements élastiques à la sous-structure du nanomatériau.

– Chen SWW, Teulon JM, Kaur H, Godon C and Pellequer JL (2023) Nano-structural stiffness measure for soft biomaterials of heterogeneous elasticity. Nanoscale Horiz. 8 : 75-82. [HAL]

Améliorer la visibilité des images AFM pour faire apparaitre les structures moléculaires

PELLEQUER Jean-Luc — 2020-10-19T12:43:54Z

Pour rendre les caractéristiques de surface du TMV visibles dans l'image AFM, le traitement de l'intensité a impliqué la réduction des bruits de bande, l'égalisation de l'histogramme et le calcul de la dérivée partielle mixte de l'intensité au pixel, c'est-à-dire Dxy2I(x,y) = d2I(x,y)/dxdy, où I(x,y) est l'intensité au pixel (x,y).
Grâce à ce traitement d'image dédié, nous avons constaté qu'à basse résolution (c'est-à-dire 1,95 nm par pixel), les caractéristiques de surface extraites de TMV peuvent être interprétées comme une répétition hélicoïdale partielle ou complète (trois tours complets d'une longueur de 7,0 nm), alors que les sous-unités protéiques individuelles ( 2,5 nm) n'étaient perceptibles qu'à haute résolution.
Le traitement analytique des images AFM a été développé par Wendy Chen. Les mesures AFM ont été effectuées par Michael Odorico et Jean-Marie Teulon. Les surfaces SAM ont été réalisées par Matthieu Meillan sous la supervision de Luc Vellutini.

Chen S-wW, et al. (2013) Nanoscale structural features determined by AFM for single virus particles. Nanoscale 22 : 10877-10886.

T3SS représente une cible médicamenteuse pour les petites molécules agissant en tant que les bloqueurs de virulence

PELLEQUER Jean-Luc — 2019-12-16T12:53:06Z

Nous avons combiné des approches in vivo, in vitro et in silico pour caractériser l'aiguille T3SS de Pseudomonas aeruginosa et son composant principal PscF. En combinant de la mutagenèse, d'analyses phénotypiques, d'immunofluorescence, protéolyse, spectrométrie de masse, microscopie à force atomique, microscopie électronique, et modélisation comparative, nous proposons un modèle de l'aiguille de P. aeruginosa qui expose la région N-terminale à la surface, alors que le coeur de la fibre est formé par l'hélice C-terminale.
L'imagerie AFM a été réalisée par Jean-Marie Teulon et les images TEM ont été obtenues par Daphna Fenel à partir d'échantillons fournis par Viviana Job.

Lombardi C, Tolchard J, Bouillot S, Signor L, Gebus C, Liebl D, Fenel D, Teulon J-M, Brock J, Habenstein B, Pellequer J-L, Faudry E, Loquet A, Attrée I, Dessen A and Job V (2019) Structural and functional characterization of the Type Three Secretion System (T3SS) needle of Pseudomonas aeruginosa. Front. Microbiol. 10 : 573.

Importance de la structure tertiaire d'un lncRNA dans des processus cellulaires importants

PELLEQUER Jean-Luc — 2019-08-21T09:01:19Z

L'équipe AFM de l'IBS a déterminé par imagerie de molécules lncRNA uniques, la conformation de MEG3 dans plusieurs conditions expérimentales (natives, déstabilisantes, et dénaturantes). La figure ci-jointe fournit un échantillon de 100 molécules natives isolées de MEG3 déposées sur du mica et imagées à l'air par microscopie à force atomique (AFM) avec le mode Peak-Force. Par comparaison avec une imagerie AFM de molécules d'ARN non-structurées (poly-A) ou connues pour être structurées (intron de groupe II), les résultats démontrent la présence d'un repliement particulier pour MEG3 ce qui est en accord avec les résultats biochimiques et biophysiques de cette étude menée par Marco Marcia de l'EMBL Grenoble.
L'imagerie AFM a été réalisée par Jean-Marie Teulon avec les échantillons d'ARN de Tina Uroda. Tina a également participé à la définition du protocole de dépôt des échantillons sur mica.

Uroda T, Anastasakou E, Rossi A, Teulon J-M, Pellequer J-L, Annibale P, Pessey O, Inga A, Chillon I and Marcia M (2019) Conserved pseudoknots in lncRNA MEG3 are essential for stimulation of the p53 pathway.Mol. Cell 75 : 1-14.

L'aspet opérationnel dans la mesure de taille de nanoparticules

PELLEQUER Jean-Luc — 2019-07-11T09:11:01Z

Un récent travail collaboratif démontre un effet inattendu, mais avec de grandes conséquences, du choix du protocole expérimental utilisé pour caractériser la taille de nanoparticules d'intérêt pour les études en nanotoxicologie. En plus de limitations classiques dans ce domaine (agglomération, dégradation au cours du temps, méthodes statistiques), il a été démontré que des nanoparticules pouvaient aussi avoir des préférences de liaisons sur des supports classiques d'imagerie (carbone, mica) ce qui masquait la présence d'une certaine catégorie de la population totale de nanoparticules. La conclusion de ce travail impose une attention particulière sur les caractérisations de taille de nanoparticules et impose la combinaison "obligatoire" d'au moins deux ou trois techniques différentes pour appréhender la caractérisation globale d'un échantillon de nanoparticules.
Ce travail est en partenariat avec Renaud Podor (ICSM, Marcoule), et Nathalie Herlin (IRAMIS/NIME/LEDNA, Saclay).
Les mesures AFM des nanoparticules ont été initiées par Louis Chantalat en stage de L3 et poursuivies par Jean-Marie Teulon et Christian Godon avec l'aide de Michael Odorico. Les mesures TEM à Grenoble ont été réalisées par Christine Moriscot. Les traitements d'image spéciaux ont été réalisés par Wendy Chen.

Teulon J-M, Godon C, Chantalat L, Moriscot C, Cambedouzou J, Odorico M, Ravaux J, Podor R, Gerdil A, Habert A, Herlin-Boime N, Chen S-wW and Pellequer J-L (2019) On the operational aspects of measuring nanoparticle sizes. Nanomaterials 9 : 18.