IBS - Institut de Biologie Structurale - Grenoble / France

Replication virale

CARON Pierre — 2025-09-12T10:48:54Z

Import nucléaire de la protéine REV du VIH-1

Le virus de l'immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) s'attaque aux cellules humaines en détournant leurs mécanismes biologiques pour se répliquer et se propager. Un élément clé de ce processus est la protéine Rev du VIH-1, qui joue un rôle central dans la régulation de la réplication virale. Rev agit comme une navette qui transporte des ARN viraux hors du noyau, une étape indispensable à la production de nouvelles particules virales. Pour entrer dans le noyau, Rev collabore avec des protéines de la cellule hôte, et deux d'entre-elles sont essentielles : Importine β et Nucleophosmine 1 (NPM1). Malgré l'importance de ces acteurs cellulaires dans le cycle d'infection viral, les mécanismes précis conduisant à l'association de Rev avec ces protéines restent encore mal compris. La caractérisation de cette étape essentielle, non ciblée par les traitements anti-viraux existants, pourrait servir à terme à l'élaboration de nouveaux outils thérapeutiques.
Ce projet vise à décrypter les mécanismes par lesquels Rev s'attache et coopère avec ses partenaires pour entrer dans le noyau et assurer la réplication virale, en obtenant des détails moléculaires et dynamiques de ces interactions. Ce projet repose sur à une approche de biologie intégrative, qui implique plusieurs équipes aux expertises complémentaires.

Collaborations
. Malene Jensen (SIGNAL group, IBS)
. Guy Schoehn (MEM group, IBS)
. Nathalie Arhel (VTRIS team, IRIM, Montpellier)

Publications
Spittler D, Indorato RL, Boeri Erba E, Delaforge E, Signor L, Harris SJ, Garcia-Saez I, Palencia A, Gabel F, Blackledge M, Noirclerc-Savoye M, Petosa C. Binding stoichiometry and structural model of the HIV-1 Rev/importin β complex. Life Sci Alliance. 2022 Aug 22 ;5(10):e202201431. DOI : 10.26508/lsa.202201431

Ben Fadhel, N., Signor, L., Petosa, C. & Noirclerc-Savoye, M. Phosphomimetic mutations modulate the ability of HIV-1 Rev to bind human Importin β in vitro. Matters (2019). DOI : : hal-02270755

Contrôle de la BER dans le paysage chromatinien

VAUCLARE Pierre — 2025-09-11T12:13:09Z

Projet de recherche
Nous nous intéressons à l'étude des mécanismes de régulation de la réparation par excision de bases (BER) au sein du noyau.
Plus particulièrement, nous utilisons des modèles de lignées humaines pour (i) caractériser, par spectrométrie de masse, les partenaires d'interaction et les modifications post-traductionnelles (PTMs) des facteurs de réparation impliqués dans la BER, et (ii) analyser leur distribution ainsi que leur mobilité grâce à la microscopie de super-résolution de type SMLM.
Ces approches combinées nous permettront de mieux comprendre l'organisation spatiale et dynamique des acteurs de la BER dans le noyau, d'élucider les mécanismes régulateurs qui conditionnent son efficacité et d'identifier de nouveaux facteurs contribuant à la réponse cellulaire face aux dommages oxydatifs ou alkylants.

Membres de l'équipe
Elise Pouponnot (PhD student)
Mrinalini Lianne Rao (PhD student)
Pierre Caron (CRCN, CNRS)
Fabienne Hans (Enseignante-chercheuse UGA)

Plateforme
Plateforme d'imagerie de l'IBS M4D

Collaborations
. Yohann Couté - EDyP Lab - CEA-IRIG, Grenoble, France

Publications

La division cellulaire chez D. radiodurans

VAUCLARE Pierre — 2025-09-08T12:31:27Z

Comment les bactéries se divisent-elles ? À première vue, cela peut sembler simple : une cellule se divise en deux. Mais derrière ce processus universel se cache une diversité fascinante de stratégies, façonnées par l'évolution, la morphologie bactérienne et l'environnement.

Deinococcus radiodurans se développe sous forme de diades (unité de deux cellules) et se divise pour former une tétrade (unité de quatre cellules), qui se sépare rapidement en deux diades. Cependant, contrairement à la plupart des bactéries, D. radiodurans se divise à l'aide d'un mécanisme inhabituel appelé « porte coulissante ». Ce mode de division avait été décrit dans les premières études sur la morphologie de D. radiodurans, et lorsque nous avons commencé nos expériences d'imagerie par fluorescence à l'aide du colorant membranaire Nile Red, nous avons également observé ce mode de division intrigant dans lequel les cellules se divisent par la synthèse de deux parois transversales opposées qui se rencontrent et fusionnent au milieu de la cellule. Afin d'élucider les mécanismes moléculaires sous-jacents à ce processus de division inhabituel, nous avons fait équipe avec les groupes MICA et PG de l'IBS et combiné des approches d'imagerie de pointe pour élucider la composition exacte des couches composant l'enveloppe complexe de la bactérie et montrer comment les septa « portes coulissantes » se développent, se redressent et fusionnent (voir le fait marquant).

Cette étude est importante non seulement parce qu'elle révèle comment l'une des bactéries les plus résistantes de la planète orchestre son processus de division, mais aussi parce qu'elle pourrait inspirer de nouvelles stratégies pour lutter contre les microbes et la menace croissante de la résistance aux antibiotiques. Elle ouvre également de nouvelles perspectives de recherche passionnantes, offrant la possibilité d'explorer plus avant le lien complexe entre la division cellulaire et la ségrégation des chromosomes.

Collaborations

Irina Gutsche (MICA group, IBS)
Cécile Morlot (PG group, IBS)

Publications

Gaifas L, Kirschner AM, Timmins J, and Gutsche I. Blik is an extensible 3D visualisation tool for the annotation and analysis of cryo-electron tomography data. PLOS Biology (2024). DOI : 10.1371/journal.pbio.3002447
Gaifas L, Kleman JP, Lacroix F, Schexnaydre E, Trouvé J, Morlot C, Sandblad L, Gutsche I & Timmins J. Combining live cell fluorescence imaging with in situ cryo-electron tomography sheds light on the septation process in Deinococcus radiodurans. Proc. Nat. Acad. Sciences (2025) DOI : 10.1073/pnas.2425047122

Réparation par excision de base dans le cancer

VAUCLARE Pierre — 2022-11-10T15:10:16Z

L'ADN des cellules cancéreuses est souvent endommagé et altéré par des mutations. Ces altérations peuvent survenir spontanément, mais peuvent également être induites par certains traitements anticancéreux. La capacité de ces cellules tumorales à détecter et à réparer ces dommages est un facteur déterminant de leur survie en présence de traitements anticancéreux et implique souvent l'hyperactivation de facteurs de réparation de l'ADN.
Il est donc essentiel de comprendre les mécanismes de réparation de l'ADN au sein de nos cellules afin d'identifier de nouvelles cibles moléculaires qui pourraient servir de base à de nouvelles stratégies thérapeutiques.

L'équipe s'intéresse particulièrement à la compréhension des facteurs qui régulent la voie de Réparation par Excision de Bases (BER) dans le contexte du cancer. La voie BER est responsable de l'élimination des petites lésions survenant au niveau des bases telles que les bases oxydées résultant d'une exposition aux rayonnements ionisants ou au stress oxydatif.
Les projets actuels de l'équipe liés à ce sujet comprennent la caractérisation des interactions de deux facteurs multifonctionnels de réponse au stress cellulaire, la Y-Box binding protein 1 (YB1) et la nucléophosmine 1 (NPM1), avec deux facteurs clés de la voie BER, l'ADN glycosylase, NTH1, et l'AP endonucléase, APE1.

YB1 est un facteur de réponse au stress humain qui interagit directement avec l'ADN glycosylase NTH1, renforçant sa capacité à reconnaître et à exciser les pyrimidines oxydées. En stimulant cette activité de réparation, YB1 contribue à la stabilité du génome sous stress oxydatif, mais favorise également l'émergence de cellules cancéreuses chimiorésistantes. L'équipe a identifié plusieurs inhibiteurs ciblant le complexe NTH1-YB1 qui restaurent partiellement la sensibilité au cisplatine dans les cellules cancéreuses du sein (Senarisoy et al., 2020). Des études plus récentes soulignent par ailleurs le fort potentiel de YB1 en tant que biomarqueur pan-cancer, soulignant sa pertinence à la fois comme cible thérapeutique et comme marqueur diagnostique et pronostique.

NPM1 est une protéine humaine impliquée dans plusieurs processus biologiques, qui a été identifiée comme un acteur clé dans plusieurs voies de réparation de l'ADN, notamment la voie BER. NPM1 influence la stabilité, l'activité et la localisation nucléolaire de plusieurs facteurs BER, dont APE1. APE1 est une enzyme qui reconnaît et modifie les sites abasiques (AP) afin de permettre à l'ADN polymérase de combler le ou les nucléotides manquants. Bien que l'interaction entre NPM1 et APE1 soit cruciale pour maintenir l'efficacité de la réparation de l'ADN, elle semble être délétère dans de nombreux cancers, où la coopération des deux protéines est impliquée dans la résistance des cellules tumorales aux chimiothérapies couramment utilisées.

Collaborations

• Marie Odile Fauvarque, Emmanuelle Soleilhac, Caroline Barette, plateforme CMBA, CEA Grenoble.
• Fabienne Meggetto, CRCT, Toulouse.
• Malene Jensen (groupe SIGNAL, IBS)
• Guy Schoehn (groupe MEM, IBS)

Publications

. Hans F, Senarisoy M, Bhaskar Naidu C et Timmins J. Focus on DNA glycosylases – A set of tightly regulated enzymes with high potential as anticancer drug targets. (Revue) Int. J. Mol. Sci., Numéro spécial : Reconnaissance des lésions de l'ADN. (2020). 21 (23), 9226. DOI : 10.3390/ijms21239226.

. Senarisoy M, Barette C, Lacroix F, De Bonis S, Stelter M, Hans F, Kleman JP, Fauvarque M-O et Timmins J. Biocapteur basé sur le transfert d'énergie par résonance de Förster pour cibler l'interface hNTH1-YB1 comme cible potentielle pour les médicaments anticancéreux. ACS Chemical Biology (2020) 15, 4, 990-1003. DOI : 10.1021/ acschembio.9b01023.

. Sarre A, Stelter M, Rollo F, De Bonis S, Seck A, Hognon C, Ravanat JL, Monari A, Dehez F, Moe E et Timmins J. Les trois variants de l'endonucléase III de Deinococcus radiodurans possèdent des activités de réparation de l'ADN distinctes et complémentaires. DNA Repair (2019) 78 p. 45-59. DOI : 10.1016/j.dnarep.2019.03.014

Reconnaissance et réparation des lésions de l'ADN

VAUCLARE Pierre — 2022-11-10T15:03:01Z

Notre équipe s'intéresse depuis longtemps aux mécanismes de réparation de l'ADN chez D. radiodurans, qui contribuent à la survie de cette espèce après une exposition à de fortes doses d'UV ou de rayonnements ionisants (Timmins and Moe, 2016).

Nous nous intéressons particulièrement aux premières étapes de la réparation de l'ADN, au cours desquelles les lésions de l'ADN sont détectées parmi un vaste excès d'ADN non endommagé puis éliminées. Cette étape s'apparente à chercher une aiguille dans une botte de foin !

Nos recherches se concentrent sur les voies de réparation par excision de bases (BER) et par excision de nucléotides (NER), qui, ensemble, sont responsables de l'élimination de tous les dommages survenant au niveau des nucléotides. Nous effectuons des études structurales et fonctionnelles des principales protéines impliquées dans ces deux voies, et comme la reconnaissance des dommages de l'ADN repose sur des interactions protéines-ADN et protéines-protéines transitoires, nous nous intéressons également à la dynamique de ces processus.

Collaborations

• Jean-Luc RAVANAT (CEA/SyMMES, Grenoble)
• François DEHEZ (LPCT, Nancy)
• Elin MOE (ITQB, Lisbon, Portugal)

Publications récentes

Moe E, Silveira CM, Zuccarello L, Rollo F, Stelter M, De Bonis S, Kulka-Peschke C, Katz S, Hildebrandt P, Zebger I, Timmins J & Todorovic S. Human Endonuclease III/NTH1 : Focusing on the [4Fe-4S] cluster and the N-terminal domain. Chem Comm (2022). DOI : 10.1039/D2CC03643F.
Seck A, De Bonis S, Saint-Pierre C, Gasparutto D, Ravanat JL & Timmins J. In vitro reconstitution of an efficient nucleotide excision repair system using mesophilic enzymes from Deinococcus radiodurans. Communications Biology (2022). 5, 127. DOI : 10.1038/s42003-022-03064-x.
Sarre A, Stelter M, Rollo F, De Bonis S, Seck A, Hognon C, Ravanat JL, Monari A, Dehez F, Moe E and Timmins J. The three Endonuclease III variants of Deinococcus radiodurans possess distinct and complementary DNA repair activities. DNA Repair (2019) 78 p. 45-59. DOI : 10.1016/j.dnarep.2019.03.014.
Timmins J and Moe E. A decade of biochemical and structural studies of the DNA repair machinery of Deinococcus radiodurans. Review article. Comput Struct Biotechnol J. (2016) 14 p. 168-176. DOI : 10.1016/j.csbj.2016.04.001.
Sarre A, Ökvist M, Klar T, Hall DR, Smålas A, McSweeney S, Moe E and Timmins J. Structural and functional characterization of two unusual endonuclease III enzymes from Deinococcus radiodurans. Journal of Structural Biology (2015) 191 (2) p. 87-99. DOI : 10.1016/j.jsb.2015.05.009.

Structure et dynamique du nucléoïde

VAUCLARE Pierre — 2022-11-10T14:58:50Z

Chez les bactéries, la compaction de l'ADN génomique est régie par plusieurs mécanismes : le surenroulement de l'ADN, la compaction de l'ADN par les protéines associées au nucléoïde (NAPs) et plusieurs autres facteurs, dont l'encombrement cellulaire et les forces de déplétion. Cependant, notre compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans ces processus est encore limité .

Pour combler ces lacunes, nous avons entrepris d'étudier le nucléoïde de Deinococcus radiodurans, une bactérie radiorésistante, par une approche intégrée combinant des données in vitro, in silico et in vivo. Nous avons notamment démontré que le génome complexe et multipartite de D. radiodurans est organisé en un nucléoïde singulièrement plus compact et étonnamment dynamique par rapport à certaines bactéries radiosensibles, telles que E. coli. Chez D. radiodurans, le nucléoïde adopte de multiples configurations distinctes au fur et à mesure que la bactérie progresse dans son cycle cellulaire. De tels réarrangements du nucléoïde n'avaient jamais été décrits auparavant et démontrent clairement que l'organisation du nucléoïde et la progression du cycle cellulaire sont étroitement liées.

En combinant des approches de génétique, de biochimie, de biologie structurale et d'imagerie avancée, notre objectif est maintenant de mettre en lumière les mécanismes moléculaires à l'origine de cette remarquable organisation et plasticité des nucléoïdes de D. radiodurans, et de déterminer comment ces mécanismes contribuent à son exceptionnelle radiorésistance en réponse aux radiations extrêmes (UVC et rayon gamma).

Collaborations

Dominique BOURGEOIS (PIXEL team, I2SR, IBS)
Pascale SERVANT & Fabrice CONFALONIERI (I2BC, Gif-sur-Yvette)
François DEHEZ (LPCT, Nancy)
Irina GUTSCHE (MICA Group, IBS)
Jean-Luc PELLEQUER (MEM Group, IBS)

Principales publications

Banneville AS, Bouthier de la Tour C, De Bonis S, Hognon C, Colletier JP, Teulon JM, Le Roy A, Pellequer JL, Monari A, Dehez F, Confalonieri F, Servant P & Timmins J. Structural and functional characterization of DdrC, a novel DNA damage-induced nucleoid associated protein involved in DNA compaction. Nucleic Acids Research (2022) 50 (13) p. 7680-7696. DOI : 10.1093/nar/gkac563.
Chen SW, Banneville A-S, Teulon J-M, Timmins J and Pellequer J-L. Nanoscale surface structures of DNA bound to Deinococcus radiodurans HU unveiled by atomic force microscopy. Nanoscale (2020) 12, 22628. DOI : 10.1039/D0NR05320A.
Hognon C, Garaude S, Timmins J, Chipot C, Dehez F and Monari A. Molecular basis of DNA packaging in bacteria revealed by all-atoms molecular dynamic simulations : The case of histone-like proteins in Borrelia burgdorferi. J. Phys. Chem. Lett. (2019) 10, 7200-7207. DOI : 10.1021/acs.jpclett.9b02978.
Floc'h K, Lacroix F, Servant P, Wong YS, Kleman JP, Bourgeois D and Timmins J. Cell morphology and nucleoid dynamics in dividing D. radiodurans. Nat Commun. (2019) 10 (1). p.3815. DOI : 10.1038/s41467-019-11725-5.
Floc'h K, Lacroix F, Barbieri L, Servant P, Galland R, Butler C, Sibarita JB, Bourgeois D and Timmins J. Bacterial cell wall nanoimaging by autoblinking microscopy. Scientific Reports (2018) 8 (1) p. 14038. DOI :