IBS - Institut de Biologie Structurale - Grenoble / France

Comment les microbes catalysent la fixation de l'azote en enfer ?

2026-09-09T08:47:50Z

Bien que l'azote gazeux constitue près de 78 % de l'atmosphère terrestre, sa triple liaison le rend difficilement utilisable par les organismes vivants. Pour y parvenir, les micro-organismes mènent à bien la remarquable réaction de fixation de l'azote : ils transforment le N₂ en ammoniac, utilisé comme engrais et biocarburant, tout en participant au cycle de l'azote sur Terre. L'enzyme nitrogénase est responsable de cette réaction et se présente sous différentes formes selon le métal présent dans son métallocofacteur : le molybdène, le vanadium ou le fer.

Une étude publiée dans Nature Communications s'est penchée sur la nitrogénase d'un microbe des grands fonds marins vivant dans des zones volcaniques, Methanocaldococcus infernus, capable de fixer le N₂ à des températures supérieures à 90 °C. L'équipe dirigée par Tristan Wagner (IBS/ELMA et anciennement chef de groupe à l'Institut Max Planck de microbiologie marine, Brême) a isolé la nitrogénase directement à partir du microbe et a découvert que l'enzyme présentait une résistance à la chaleur étonnante : elle commence à se dégrader à 90 °C, et une petite partie peut même survivre à 98 °C. Cela explique pourquoi l'enzyme est trop lente pour être active à température ambiante. Ils ont eu recours à la biologie structurale et aux techniques de rayons X par rayonnement synchrotron pour en révéler la structure, mettant en évidence des caractéristiques structurales communes aux trois formes de nitrogénase. Ceci étaye l'hypothèse selon laquelle l'enzyme issue des archées produisant du méthane pourrait s'apparenter à un ancêtre commun de la nitrogénase, à partir duquel les systèmes modernes auraient évolué. De plus, l'étude du fonctionnement de l'enzyme de Methanocaldococcus infernus pourrait permettre de mettre en évidence des principes mécanistiques communs à toutes les nitrogénases.

Pour ce faire, les chercheurs ont d'abord examiné les métaux qui composent le métallocofacteur et, en raison de sa complexité, ont recouru à la cristallographie aux rayons X pour déterminer avec précision l'identité de chaque métal à l'échelle atomique. La partie la plus difficile a consisté à identifier le molybdène, car son signal n'est détectable qu'à une longueur d'onde spécifique, généralement inaccessible avec les lignes de lumière conventionnelles, mais accessible sur la ligne de lumière BM07-FIP2 (ESRF) en poussant le montage expérimental à ses limites extrêmes. Une fois la présence du molybdène confirmée, les scientifiques ont été stupéfaits par leur découverte suivante : un état observé jusqu'alors uniquement dans les formes de nitrogénase à base de vanadium et de fer, a été détecté pour la première fois dans une enzyme à base de molybdène.

Cette avancée met en évidence un principe mécanistique universel parmi les nitrogénases et marque une étape importante dans la compréhension de la réaction de fixation de l'azote, qui recèle un grand potentiel pour lutter contre la crise climatique et les problèmes environnementaux liés à l'eutrophisation.

Molecular basis of N2 fixation in a hyperthermophilic archaeon. Maslać N, Törer MR, Bolte P, Wagner T. Nature Communications 2026 ; 17:9602.

Contact : Tristan Wagner, chercheur CEA dans le Groupe Extremophiles et grands assemblages moléculaires (IBS/ELMA) et anciennement chef de groupe à l'Institut Max Planck de microbiologie marine, Brême.

Nicola Galvanetto, lauréat d'un prestigieux contrat ERC Starting grant

2026-09-03T15:12:16Z

Le Conseil européen de la recherche (ERC) a attribué à Nicola Galvanetto, chercheur à l'Institut de biologie structurale, une bourse « Starting Grant » pour son projet « INTERFACES » en biophysique moléculaire.

Ce projet entend apporter un nouvel éclairage sur les mécanismes moléculaires à l'origine des maladies neurodégénératives, tout en mettant en lumière les principes fondamentaux qui régissent les interfaces biomoléculaires et l'organisation des systèmes vivants.

En savoir plus sur Nicola Galvanetto et son projet INTERFACES : détails

Nicola Galvanetto lauréat d'une ERC Starting grant

2026-09-03T15:09:17Z

Nicola a étudié la physique à l'université de Padoue et à l'Université catholique de Louvain, avant d'obtenir un doctorat en biophysique et neurobiologie à l'École internationale supérieure d'études avancées de Trieste. Il a ensuite rejoint l'université de Zurich pour un postdoctorat, au cours duquel il s'est intéressé aux mouvements, aux interactions et aux assemblages de protéines désordonnées, afin de mieux comprendre leur implication dans certaines pathologies. Depuis mars 2026, il dirige sa propre équipe à l'IBS au sein du groupe « Dynamique et flexibilité des protéines par RMN », grâce à une bourse ATIP-Avenir. Ses recherches s'appuient sur la biophysique moléculaire à l'échelle de la molécule unique pour comprendre comment les interactions moléculaires sont à l'origine de l'organisation et de la complexité des systèmes vivants, et comment la perturbation de ces processus peut entraîner des maladies.

En quoi consiste le projet INTERFACES ?

Les cellules organisent leurs composants à la fois grâce à des organites délimités par une membrane et à des condensats biomoléculaires (des compartiments dépourvus de membrane, formés par séparation de phases). Si les condensats permettent des interactions moléculaires dynamiques et une régulation biochimique efficace, leurs interfaces peuvent également favoriser de mauvais repliements et l'agrégation de protéines, entraînant un dysfonctionnement cellulaire et une toxicité.
Le projet INTERFACES vise à comprendre et moduler le comportement des protéines aux interfaces des condensats biomoléculaires, avec une résolution à l'échelle de la molécule unique, à l'aide de la spectroscopie monomoléculaire. Il s'attachera à visualiser l'agrégation des protéines, à identifier les facteurs qui y contribuent et à explorer des moyens de modifier les surfaces des condensats afin d'empêcher toute agrégation nocive.
En étudiant les phénomènes d'agrégation à l'échelle nanométrique, ce projet pourrait apporter un nouvel éclairage sur les mécanismes moléculaires à l'origine des maladies neurodégénératives, tout en mettant en lumière les principes fondamentaux qui régissent les interfaces biomoléculaires et l'organisation des systèmes vivants.

"Interfaces" (Single-molecule dynamics of aggregation at biomolecular condensate interfaces)
Période : 2026-2031
Montant t : 1 833 790 EUR

Félicitations à Nicola pour ce contrat prestigieux et très convoité destiné aux chercheurs en début de carrière !

Comment l'environnement façonne la dynamique des protéines

2026-08-31T11:51:52Z

Une étude publiée dans Nature Chemistry examine comment l'environnement remodèle le paysage énergétique conformationnel des protéines en utilisant comme modèle la protéine GB1. Dans ce projet mené par le groupe de Paul Schanda (ISTA), en collaboration avec le groupe Synchrotron (IBS) et celui de Christophe Chipot (CNRS/Université de l'Illinois), les chercheurs ont comparé sa dynamique en solution, dans un cristal et lorsqu'elle est liée à son partenaire IgG. Grâce à la RMN, ils ont montré que certains cycles aromatiques enfouis effectuent des retournements à 180° autour de l'axe Cβ–Cγ près de mille fois plus lentement dans les cristaux qu'en solution. À l'inverse, ces mouvements peuvent être fortement accélérés lorsque GB1 interagit avec son partenaire IgG. Ces résultats montrent que les contacts intermoléculaires peuvent profondément remodeler la dynamique d'une protéine. Les structures cristallographiques de GB1, dans des conditions cryogéniques et à température ambiante, ont été déterminées sur les lignes de lumière BM07-FIP2 et ID30B à l'ESRF. En combinant cristallographie, RMN et dynamique moléculaire, cette étude apporte une vision plus complète de la manière dont les protéines « respirent ».

Aromatic ring flips reveal reshaping of protein dynamics in crystals and complexes. Becker LM, Fu H, Tatman BP, Dreydoppe M, Kapitonova A, Balazs DM, Weininger U, Engilberge S, Chipot C, Schanda P. Nature Chemistry 2026 ; 18(7):1221-1230. https://www.nature.com/articles/s41557-026-02155-

Contact IBS : Sylvain Engilberge, chercheur ? du groupe Synchrotron (IBS/GSY)

Une protéine à double fonction orchestre la floraison

2026-08-26T09:12:05Z

Le développement des organismes multicellulaires repose sur un équilibre subtil entre l'activation et la répression des gènes, contrôlé par des marques épigénétiques portées par la chromatine. Chez les plantes, cette régulation est essentielle pour coordonner des étapes clés du développement, comme la floraison.

Pour la première fois, des chercheurs de l'IBS, en collaboration avec le Laboratoire Physiologie Cellulaire & Végétale de Grenoble, l'iGReD et l'Institut Curie, ont démontré que la protéine ULTRAPETALA1 (ULT1) exerce une double fonction de régulateur génique. Connue pour activer l'expression de certains gènes, ULT1 peut aussi fonctionner en répresseur, par interaction directe avec des enzymes du complexe PRC2 (complexe protéique qui joue le rôle d'interrupteur moléculaire en réprimant l'expression de certains gènes en modifiant la structure de la chromatine).

La découverte de ce nouveau mécanisme apporte un éclairage inédit sur la façon dont les plantes ajustent leur floraison et pourrait, à terme, favoriser le développement d'approches biotechnologiques visant à renforcer la résilience des cultures face aux changements environnementaux. Détails

The dual trxG/PcG protein ULTRAPETALA1 modulates H3K27me3 and directly enhances POLYCOMB REPRESSIVE COMPLEX 2 activity for fine-tuned reproductive transitions. Geshkovski V, Engelhorn J, Izquierdo JB, Laroussi H, Thouly C, Turchi L, Wouters M, Le Masson M, Thévenon E, Petitalot A, Simon L, Verdier M, Desset S, Michl-Holzinger P, Bruckmann A, Parrinello H, Grasser KD, Probst AV, Margueron R, Vachon G, Kadlec J, Carles CC. Nature Plants 2026 ; 2(8):1561-1578. https://doi.org/10.1038/s41477-026-02363-z

Cette étude a fait l'objet d'un article dans la rubrique “Science” du journal Le Monde le 19/08/2026 (article réservé aux abonnés).

Contact IBS : Jan Kadlec, chercheur CNRS du Groupe Épigénétique et voies moléculaires (IBS/EPIGEN)

Syndrome de Rahman : quand la chromatine se relâche

2026-07-15T09:19:28Z

Le syndrome de Rahman est une maladie génétique rare associée à des troubles du neurodéveloppement et à des traits du visage caractéristiques, pouvant également s'accompagner d'anomalies du squelette ou du cœur.

Dans un article publié dans Nature Communications, des scientifiques de l'IBS, en collaboration avec des collègues de l'IAB, de l'IGBMC et d'instituts de recherche turcs et bulgares, montrent que la mutation responsable de cette maladie empêche une protéine, l'histone H1.4, de compacter correctement l'ADN. Cette désorganisation pourrait modifier l'expression de nombreux gènes au cours du développement. Ces travaux apportent ainsi une première explication moléculaire aux anomalies observées chez les patients atteints du syndrome de Rahman.

Au-delà de cette maladie rare, cette étude met en évidence le rôle central des histones de liaison dans l'architecture tridimensionnelle du génome. Elle fournit un cadre pour mieux comprendre d'autres maladies liées à des défauts d'organisation de la chromatine et ouvre de nouvelles perspectives pour l'étude des mécanismes qui contrôlent l'expression des gènes. (Détails)

A Rahman Syndrome mutation in histone H1.4 disrupts chromatin compaction and phase separation. Boopathi R, Garcia-Saez I, Turunç S, Lone IN, Kumar A, Abu Alhaija AA, Hayes JJ, Bednar J, Diril MK, Iliev D, Gospodinov A, Le Roy A, Skoufias D, Angelov D, Hamiche A, Kale S, Dimitrov S, Petosa C. Nat Commun. 2026 May 22. doi : 10.1038/s41467-026-73046-8.

Contact : Carlo Petosa, chercheur CNRS du groupe Épigénétique et voies moléculaires (IBS/EPIGEN)

Une architecture tubulaire inédite éclaire la respiration bactérienne

2026-06-24T14:05:24Z

La respiration est au cœur de la conversion d'énergie chez la plupart des organismes vivants. Elle repose sur des chaînes de transfert d'électrons situées dans la membrane, au sein desquelles de petites molécules appelées quinones assurent un rôle de navettes électrochimiques. Parmi les molécules qui alimentent ces chaînes respiratoires, le NADH occupe une place centrale. Produit par de nombreuses réactions du métabolisme, il doit être réoxydé pour que la cellule continue à fonctionner, étape assurée par des NADH déshydrogénases.

Dans un article paru dans Nature Communications, des scientifiques de l'Institut de Biologie Structurale (IBS) et du Laboratoire de chimie bactérienne (LCB) dévoilent l'architecture inattendue de cette enzyme clé de la respiration bactérienne, la NADH déshydrogénase de type II.

Ils mettent en évidence un échafaudage tubulaire capable de connecter l'enzyme à la membrane et aux quinones, molécules qui assurent le transfert d'électrons dans la chaîne respiratoire.

Cette découverte renouvelle notre compréhension de l'évolution et de l'organisation des chaînes respiratoires. En savoir plus

A Bacillales-specific tubular scaffold essential for NADH dehydrogenase activity. Seduk F, Osman R, Garcia PS, Bizien-Jaglin L, Juyoux P, Kosta A, Sauvage S, Maté MJ, Pierrel F, Lebrun R, Schoehn G, Yamaryo-Botté Y, Botté CY, Nicolet Y, Cherrier MV, Walburger A, Magalon A. Nat Commun. 2026 Jun 18. doi : 10.1038/s41467-026-74385-2. Epub ahead of print. PMID : 42315832.

Contact : Mickaël Cherrier, chercheur UGA du groupe Metalloprotéines (IBS/METALLO)

Ronald Rios-Santacruz, Prix du Jeune Chercheur IBS 2026

2026-06-22T13:27:51Z

Le Prix du Jeune chercheur IBS 2026 a été attribué à Ronald Rios-Santacruz, qui a soutenu sa thèse à l'IBS, dans le groupe Dynamique et Cinétique des processus moléculaires, en septembre 2024.

Ronald a obtenu un master en chimie physique à l'université de Strasbourg en 2020, puis a rejoint l'IBS en septembre 2020 pour un doctorat en biophysique sous la direction des Dr. Martin Weik et Giorgio Schirò grâce à une bourse du CEA.

Ses recherches doctorales ont porté sur le développement et l'application de techniques de cristallographie en série statiques et à résolution temporelle, afin d'étudier la dynamique structurelle des protéines photosensibles à l'aide d'installations de synchrotron et de laser à électrons libres (XFEL). L'objectif de sa thèse était de comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents aux processus d'activation induits par la lumière dans les systèmes biologiques, en capturant les intermédiaires transitoires et les changements conformationnels à une résolution atomique.

Dans le groupe DYNAMOP, où il mène actuellement un projet postdoctoral dans le prolongement de ses travaux de thèse, Ronald joue un rôle essentiel dans la formation et l'encadrement des nouveaux étudiants impliqués dans les expériences de cristallographie sérielle résolue en temps et les activités connexes. Il souhaite poursuivre une carrière de chercheur dans le domaine de la dynamique structurale des protéines, en commençant par un second postdoc, probablement à l'étranger.

Ronald Rios-Santacruz, Prix du Jeune Chercheur IBS 2026

2026-06-22T13:24:25Z

Activation et modulation du complément par le cœur Fc d'IgM

2026-05-12T17:02:13Z

Les immunoglobulines M (IgM) sont des anticorps oligomériques constituant la première ligne de défense immunitaire et assurant le lien entre reconnaissance antigénique et activation de l'inflammation. Dans leur forme entière, l'activation du complément via la fixation de la molécule initiatrice C1q requiert la liaison préalable à l'antigène par les domaines Fab. En revanche, la contribution de leur cœur, le fragment constant (Fc) restait peu défini.

Dans une étude publiée dans FEBS Journal, des chercheurs de l'IBS ont évalué la capacité du cœur Fc d'IgM à interagir avec C1q et à moduler son activité. Des constructions recombinantes oligomériques mimant l'organisation native ont été produites, et leur caractérisation biophysique (plateformes ISBG) a permis d'isoler les assemblages homogènes de pentamères et hexamères. Les analyses fonctionnelles par BLI et ELISA ont montré une activation inattendue du complément in vitro via l'interaction avec C1q. Cependant, en conditions proches du contexte cellulaire, ces fragments n'induisent pas de cytotoxicité du complément et exercent un effet inhibiteur sur la lyse cellulaire médiée par les anticorps, compatible avec un mécanisme de compétition pour C1q en solution.

Ces résultats révèlent un rôle dual du cœur IgM, activateur ou modulateur selon le contexte moléculaire, et ouvrent des perspectives pour développer des biomolécules antivirale ou antibactérienne, ou dans la lutte contre des pathologies auto-immunes ou cancéreuses impliquant le complément.

The Fc fragment of IgMs binds C1q to activate the first step of the classical complement pathway, while inhibiting complement-dependent cytotoxicity. Pinto AJ, Chouquet A, Bally I, Rossi V, Thielens NM, Dumestre-Perard C, Kunert R, Gaboriaud C, Ling WL, Reiser JB. FEBS J. (2025) http://doi.org/10.1111/febs.70309

Contact : Jean-Baptiste Reiser, chercheur CNRS du Groupe Complement, anticorps et maladies infectieuses de l'IBS (IBS/CAID)