IBS - Institut de Biologie Structurale - Grenoble / France

Parasitologie structurale in situ

CHATELLARD Christine — 2026-02-20T09:09:59Z

Sommaire

Responsable de l'équipe : Thibault Legal

Thématique de recherche

Mon équipe s'intéresse à la leishmaniose, une maladie parasitaire grave qui touche des millions de personnes dans le monde et qui est également présente dans le sud de la France. Elle est causée par des parasites microscopiques appelés leishmanies, transmis par la piqûre d'un insecte, le phlébotome. Une fois dans l'organisme, les leishmanies infectent les cellules du système immunitaire. La maladie peut se manifester par des lésions cutanées, généralement non mortelles, mais aussi, dans certains cas, par une atteinte des organes internes qui peut être fatale en l'absence de traitement.
L'objectif principal de notre recherche est de comprendre, à l'échelle moléculaire, l'organisation interne de ces parasites et la manière dont leur architecture cellulaire leur permet de se déplacer, de survivre et d'infecter les cellules humaines. Nous nous intéressons en particulier au cytosquelette, principalement composé de microtubules, qui détermine la forme du parasite, sa polarité et ses capacités de mouvement.
Chez Leishmania, les microtubules forment à la fois le cil (ou flagelle), structure essentielle à la mobilité du parasite, et un réseau sous-jacent à la membrane qui confère au parasite sa forme caractéristique et sa résistance mécanique. La dynamique et l'organisation de ces microtubules sont régulées par des protéines spécialisées, dont les rôles restent encore largement méconnus.
En analysant la structure et le fonctionnement du cil et du cytosquelette du parasite, notre équipe vise à identifier les mécanismes moléculaires indispensables à la survie et à l'infectiosité des leishmanies. À terme, ces connaissances fondamentales contribueront au développement de nouvelles approches thérapeutiques contre la leishmaniose, une maladie pour laquelle les traitements actuels restent limités.

Approches méthodologiques
Pour répondre à ces questions, nous employons principalement des techniques de microscopie cryo-électronique, incluant la tomographie, l'analyse de particules isolées, le moyennage de sous-tomogrammes et le fraisage par faisceau d'ions focalisés. Les images obtenues sont traitées par des méthodes informatiques, incluant l'intelligence artificielle, afin de reconstruire des modèles tridimensionnels des structures internes du parasite.
Ces approches d'imagerie sont combinées à des outils de biologie cellulaire et génétique, permettant de modifier ou supprimer des protéines spécifiques du parasite et d'en analyser les effets par microscopie optique.

Mots-clés
Leishmania ; cryo-tomographie électronique ; cryo-microscopie électronique ; parasitologie ; cytosquelette ; microtubules ; kineotplastid ; intelligence artificielle

Nous rejoindre ?
Les candidat(e)s intéressé(e)s doivent contacter directement Thibault Legal (thibault.legal@gmail.com) pour discuter des opportunités disponibles.
Offre de thèse en cours : date limite de dépôt de dossier : jeudi 9 avril 2026 23h59.

Publications

2025
Legal, T.*, Joachimiak, E.*, Parra, M., Peng, W., Tam, A., Black, C., Valente-Paterno, M., Brouhard, G., Gaertig, J., Wloga, D., Bui, K. H. Structure of the Ciliary Tip Central Pair Reveals the Unique Role of the Microtubule-Seam Binding Protein SPEF1. Current Biology. https://doi.org/10.1016/j.cub.2025.06.020 *Co-first authors

2024
Gao, J.*, Tong., M.*, Lee, C., Gaertig, J., Legal, T.#, Bui, K.H.# DomainFit : Identification of Protein Domains in cryo-EM Maps at Intermediate Resolution using AlphaFold2-predicted Models. Structure. https://doi.org/10.1016/j.str.2024.04.017 #Co-corresponding authors

Weber, J.*, Legal, T.*, Lezcano, A.P., Gluszek-Kustusz, A., Paterson, C., Eibes, S., Barisic, M., Davies, O.R., Welburn, J.P.I. (2024) A conserved CENP-E region mediates BubR1-independent recruitment to the outer corona at mitotic onset. Current Biology. https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.01.042 *Co-first authors

2023
Legal, T., Parra, M., Tong, M., Black, C.S., Joachimiak, E., Valente-Paterno, M., Lechtreck, K., Gaertig, J., Bui, K.H. CEP104/FAP256 and associated cap complex maintain stability of the ciliary tip. Journal of Cell Biology. https://doi.org/10.1083/jcb.202301129

2020
Legal, T., Hayward, D., Gluszek-Kustusz, A., Blackburn, E.A., Spanos, C., Rappsilber, J., Gruneberg, U., Welburn, J.P.I. The C-terminal helix of BubR1 is essential for CENP-E-dependent chromosome alignment. Journal of Cell Science. https://doi.org/10.1242/jcs.246025

Membres de l'équipe

Thibault Legal

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.

Virulence et anticorps monoclonaux

JOB Viviana — 2026-01-26T10:07:47Z

Collaboration : Pascal Poignard, CAID group

La résistance aux antibiotiques constitue l'une des principaux problèmes de santé publique. Parmi les agents pathogènes multirésistants (MDR), le groupe ESKAPE de bactéries infectieuses (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa et Enterobacter spp.) relève une importance particulière, car ces bactéries sont capables d'échapper aux thérapies antibiotiques les plus couramment utilisées.

Les anticorps monoclonaux (mAbs) ciblant des facteurs de virulence bactérienne offrent des perspectives alternatives très prometteuses aux antibiotiques, en raison de leur grande spécificité, de l'absence de résistances croisées et de la possibilité de synergie avec les antibiotiques. Ils pourraient également contribuer à réduire la propagation de la résistance aux antibiotiques grâce à une diminution du recours à ces derniers.

Dans le cadre du projet financé par l'ANR (HumaBact), nous exploitons les réponses humorales de patients atteints de mucoviscidose face à l'infection, en combinaison avec des criblages fonctionnels et des approches structurelles rationnelles, afin d'isoler des mAbs humains thérapeutiques ciblant des facteurs de virulence sélectionnés.

Figure 1 : Deux approches pour l'isolement d'anticorps monoclonaux humains à partir de patients infectés

En utilisant des plateformes établies d'isolement des anticorps (Figure 1), nous avons validé la protéine de la pointe du système de sécrétion de type III (T3SS), PcrV, comme première cible de virulence pour une stratégie de blocage de la virulence basée sur des anticorps monoclonaux [1].

Figure 2 : Évaluation de l'inhibition de la virulence du T3SS par des anticorps monoclonaux humains issus de patients atteints de mucoviscidose

Figure 3 : Différents mécanismes d'inhibition de l'injection des effecteurs par des anticorps monoclonaux anti-PcrV

(All figures are created in https://BioRender.com)

[1] https://elifesciences.org/reviewed-preprints/105195v1

ExoU trafficking

JOB Viviana — 2026-01-26T10:07:45Z

Collaboration : Yohan Couté, Edyp

Les toxines bactériennes ciblent des fonctions cellulaires clés afin de favoriser l'infection. Parmi les toxines bactériennes les plus puissantes figurent les phospholipases, qui endommagent la membrane plasmique et entraînent une nécrose ainsi que des lésions tissulaires. P. aeruginosa produit ExoU, une phospholipase exportée et injectée dans le cytoplasme de la cellule hôte par le système de sécrétion de type III (T3SS), aussi appelé injectisome. Nous avons précédemment réalisé deux découvertes majeures : l'une concernant la structure d'ExoU en complexe avec sa chaperonne SpcU [1] (Figure 1), et l'autre portant sur son trafic intracellulaire au sein de vésicules positives contenant DNAJC5 [2] (Figure 2).

Figure 1 : The crystal structure of ExoU in complex with its chaperone SpcU (adapted from Gendrin et al. 2012)

Plus récemment, nous avons utilisé des outils de marquage de proximité (proximity labeling, PL) ainsi que des approches cellulaires intégrées afin de mieux comprendre comment ExoU détourne la machinerie de trafic de la cellule hôte. Nous avons fusionné et exprimé l'extrémité C-terminale d'ExoU avec la biotine ligase UltraID. La sécrétion, la cytotoxicité et la dépendance à DNAJC5 de la protéine de fusion ont été confirmées. En présence de biotine exogène, UltraID biotinyle les protéines situées à proximité immédiate d'ExoU. Les protéines capturées par affinité à la streptavidine ont été soumises à une digestion à la trypsine suivie d'une analyse par LC-MS/MS. L'analyse par spectrométrie de masse a révélé huit protéines humaines significativement enrichies dans la condition UltraID par rapport au contrôle, parmi lesquelles RAB27B, SNAP23 et SLC3A2, que nous avons priorisées en raison de leurs rôles connus dans diverses voies de trafic intracellulaire.

En utilisant des cellules invalidées (KO) pour chacune de ces cibles, nous avons mis en évidence l'existence d'un équilibre fin entre la toxicité d'ExoU et les mécanismes de défense de la cellule hôte.

Figure 2 : Injection de ExoU et trafic de la cellule hôte (created in https://BioRender.com)

[1] Gendrin et al. https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1002637

[2] (Deruelle et al. https://www.nature.com/articles/s41467-021-24337-9

Paroi cellulaire de Pseudomonas

JOB Viviana — 2026-01-26T10:07:42Z

Collaboration : Pauline Macheboeuf, PG group

Le peptidoglycane (PG) est le principal composant de la paroi cellulaire, une structure rigide permettant aux bactéries de résister à la pression osmotique. C'est pour cette raison, que les enzymes impliquées dans la biosynthèse du PG constituent depuis des décennies les meilleures cibles de la thérapie antibiotique.

Le complexe MreBCD fait partie de la machinerie de synthese dite élongasome ; et avec RodA et PBP2, il est essentiel au maintien de la forme bacillaire des bactéries [1]. La structure de MreC seule [2], comparée à celle du complexe MreC-PBP2 [3] ou avec MreC-MreD [4], a révélé de possibles rôles régulateurs de MreC et de MreD dans la synthèse du PG .

Afin d'approfondir la compréhension des liens entre l'élongation et la division bactériennes, nous avons mis en place un criblage génétique de létalité synthétique (synthetic lethality) en utilisant un mutant P. aeruginosa ayant une diminution de l'expression du gène mreD (appelé mreD^down) présentant une morphologie arrondie (Figure 2). Nous avons identifié un ensemble de carboxy- et d'endo-peptidases comme étant synthétiquement létales dans le mutant mreD^down, suggérant des interactions complexes avec les protéines centrales de l'élongasome (Figure 1). Ce projet vise à caractériser de nouveaux partenaires de l'élongasome par des validations CRISPRi, des approches fonctionnelles in vivo et un analyse morphologique par microscopie de fluorescence (Figure 2).

Figure 1 : Différences de morphologie entre P. aeruginosa de type sauvage et le mutant mreD^down. Panneau supérieur : bactéries visualisées en microscopie confocale après marquage de la membrane (barre d'échelle : 2 µm). Panneau inférieur : images de cryo-microscopie électronique de bactéries congelées puis sectionnées (barre d'échelle : 200 nm).

Figure 2 : Schéma des deux machineries de synthèse du peptidoglycane (l'élongasome et le divisome) ainsi que du recyclage du PG. Certaines des protéines identifiées lors du criblage de létalité synthétique dans le mutant mreD^down sont indiquées en couleur (en vert si la mutation est bénéfique dans le mutant, en orange/jaune si la délétion de la protéine est délétère dans le mutant mreD^down).

[1] Liu X et al., https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1009276

[2] Martins A et al., https://www.nature.com/articles/s41467-021-22957-9

[3] Contreras-Martel C et al., https://www.nature.com/articles/s41467-017-00783-2

[4] Morgan GS Gilman et al., https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.08.617240v1

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

Marjolaine Noirclerc-Savoye

CARON Pierre — 2025-09-12T09:05:55Z

Marjolaine Noirclerc-Savoye, Ph.D. - HDR
Directeur de recherche (E5) CEA
Tel : +33 (0)4 57 42 86 38
Email : marjolaine.noirclerc[at]ibs.fr

Je suis chercheuse au CEA et j'ai intégré l'équipe de Joanna Timmins en novembre 2024. Mes travaux s'inscrivent dans le champ de la biologie structurale intégrative et visent à élucider des mécanismes fondamentaux. Je mène actuellement deux projets centrés sur l'identification et la caractérisation du rôle régulateur de la protéine humaine Nucléophosmine 1 (NPM1) dans :
(i) la réparation de l'ADN par excision de base (BER), et
(ii) la réplication du VIH-1.
Pour répondre à ces questions, j'utilise un ensemble d'approches complémentaires – biochimiques, biophysiques, structurales et cellulaires – afin d'analyser des complexes protéiques clés, dont les interfaces pourraient constituer de nouvelles cibles thérapeutiques.

Durant mon parcours professionnel j'ai fait le choix d'évoluer dans des domaines et des thématiques très différents, allant scientifiquement du gène à la structure de la protéine. Ce parcours atypique a été pour moi extrêmement enrichissant, me permettant de travailler sur des sujets différents et d'avoir une vision élargie et complémentaire de ce qu'il est possible de faire de manière pluridisciplinaire en recherche fondamentale en biologie.

Loïc Grandvuillemin

CARON Pierre — 2025-09-12T08:27:17Z

Loïc Grandvuillemin
Ingénieur étude CEA
Tel : +33 (0)4 57 42 85 75
Email : Loic.Grandvuillemin[at]ibs.fr

Je suis ingénieur au CEA en CDD de 24 mois. Je suis arrivé dans l'équipe de Joanna Timmins le 1er septembre 2025. Lors de mes précédents contrats j'ai travaillé sur la fonction pionnière de la protéine LFY, ainsi que sur la conservation de l'interaction entre les protéines LFY et UFO et l'ADN au cours de l'évolution, au LPCV avec François Parcy. J'ai également travaillé sur la détermination de la structure du complexe AHR avec différents ligands au CBS avec Jakub Gruszczyk. Actuellement je travaille sur les interactions entre la protéine humaine Nucléophosmine 1 (NPM1) et la protéine du VIH-1 REV.

Elise Pouponnot

CARON Pierre — 2025-09-12T07:29:56Z

Elise Pouponnot
PhD student

Je m'appelle Élise Pouponnot et je suis doctorante dans l'équipe GenOM (groupe I2SR) à l'Institut de Biologie Structurale (IBS) de Grenoble. Ma thèse porte sur la réparation des dommages de l'ADN par la voie BER (Base Excision Repair). Mon objectif est de mieux comprendre les interactions entre les protéines impliquées dans cette voie et d'identifier de potentiels régulateurs, le tout dans un contexte cellulaire dynamique.
Pour cela, j'utilise des modèles cellulaires qui me permettent (i) de réaliser des pulldowns suivis d'analyses par spectrométrie de masse afin d'identifier les interactants et les modifications post-traductionnelles des protéines d'intérêt, et (ii) de caractériser leur localisation cellulaire par microscopie confocale et super-résolutive.
Ces approches visent à identifier de nouveaux facteurs de la voie BER et à mettre en évidence des mécanismes de régulation d'enzymes clés de cette voie.

Depuis le collège, je suis passionnée par la génétique et l'ADN, avec le désir constant d'en apprendre davantage sur les sciences de la vie. Pour parvenir jusqu'au doctorat à l'IBS, j'ai suivi une licence Sciences de la Vie et de la Terre à l'Université de Limoges, parcours Biochimie, Biologie Moléculaire et Cellulaire, et Génétique, puis un master Biologie-Santé, parcours Génomique et Biotechnologies, également à Limoges.
Ce parcours me permet aujourd'hui de me spécialiser en biologie cellulaire et structurale afin de mieux comprendre les mécanismes complexes de l'oncogénétique.

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