Moyens Humains - CEA Direction des sciences du vivant

stripechillyBiotechnology

Dec 16, 2012 (4 years and 9 months ago)

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Page d’accueil


Toxines, Récepteurs et Canaux ioniques




Denis SERVENT

CEA Saclay/Bât 152


Tel: 01 69 08 52 02

E
-
mail: denis.servent@cea.fr




iBiTEC
-
S/SIMOPRO/LTMB


Thème
s

de recherche


Les


recherches poursuivies dans notre
équipe visen
t d‘une façon
générale à mieux
comprendre les processus d’interaction protéines
-
protéines et plus précisément

les
mécanismes
moléculaires gouvernant la spécificité de ces interactions

et les
propriétés

fonctionnelles qui en découlent
.

Dans ce but, nous avons particuli
èrement étudié l’interaction
de différentes

toxines peptidiques vis
-
à
-
vis de nombreux récepteurs et canaux ioniques. Nos

objectifs sont (i) d’identifier au niveau moléculaire les déterminants

fonctionnels impliqués
dans ces interactions, (ii) de modélis
er certains de

ces complexes toxines
-
récepteurs à l’aide
des con
traintes de distance issues

de

cycles de doubles mutants , (iii) d’exploiter ces
connaissances afin d’une

part de
mieux
comprendre l’origine de la sélectivité et de la
fonction de ces

liga
nds et d’autre part de concevoir de nou
velles molécules possédant des
propri
étés fonctionnelles nouvelles
.
Nos travaux nous ont par exemple conduit en ce qui
concerne les récepteurs nicotiniques de l’acétylcholine (nAChRs) à identifier l’origine
moléculair
e de la spécificité d’interaction de toxines de serpent vis
-
à
-
vis de diff
érents sous
-
types de récepteurs et

à proposer un modèle structural de ce type d’interaction (cobratoxine
-
récepteur neuronal alpha7)
permettant de comprendre les propriétés antagoniste
s de ces
ligands qui bloquent l’accessibilité de l’acétylcholine à son site d’interaction
.

En ce qui
concerne les toxines interagissant sur les canaux sodiques, en collaboration avec nos collègues
israeliens (D. Gordon, M. Gurevitz), le mode d’interaction
de différentes toxines de scorpion
sur les différents sites de liaison du canal sodique a été étudié avec une grande attention ainsi
que l’origine de leur spécificité de reconnaissance pour les cana
ux de mammifères ou
d’insectes. La compréhension de la bas
e moléculaire de cette spécificité phylogénique nous à
permis de moduler à façon la sélectivité de ces toxines. De plus, il a été possible de changer la
fonction d’une toxine, la faisant passer

d’
agoniste
à

antagoniste du canal sodique
.
Sur ces
différentes

cibles moléculaires, sodiques ou nicotiniques, les profils pharmacologiques de
nouvelles conotoxines ont
aussi
été caractérisés.
Récemment, nos études se sont plus
particulièrement focalisées sur une famille de cibles moléculaires majeure impliquée dans d
e
nombreux systèmes physiologiques et associée à un très grand nombre de pathologies: les
récepteurs couplés aux protéines G (RCPG). La caractérisation pharmacologique et
fonctionnelle de l’interaction de certaines toxines vis
-
à
-
vis des récepteurs muscarin
iques et
adrénergiques a été entreprise et permet d’exploiter ces ligands, naturels ou modifiés, à la fois
en tant que qu’outil pharmacologique, traceur pour l’imagerie ou agent thérapeutique.



Modélisation structurale de l’interaction de toxines à trois doigts vis
-
à
-
vis des

récepteurs nicotiniques (nAChRs) et muscariniques (mAChRs) de l’acétylc
holine

mAChR

nAChR
s


D’autre part,
du fait de leur h
aute affinité et grande sélectivité d’interaction et de leurs
propriétés fonctionnelles variées,
ces toxines sont des molécules particulièrement bien
adaptées à l’étude de processus biologiques associés au contrôle du fonctionnement de ces
récepteurs comme

leur modulation allostérique ou leur oligomérisation. Des travaux sont
donc en cours, faisant appels à des approches biochimiques et de fluorescence, afin
d’exploiter les propriétés fonctionnelles particulières de certai
nes de ces toxines

dans l’étude
de
ces processus
.

Afin de pouvoir appliquer notre stratégie de recherche à des récepteurs d’intérêts pour
lesquels il n’existe pas ou très peu d’outils pharmacologiques pertinents, notre équipe a mis en
place
une stratégie de criblage
de différents venins afi
n d’isoler de nouvelles toxines. Cette
recherche se fait aussi bien par le suivi d’activités pharmacologiques sélectionnées, que par
une étude protéomique des venins. Nous avons ainsi identifié plusieurs toxines originales, les
caractéristiques pharmacolog
iques exceptionnelles de l’une d’entre elles vis
-
à
-
vis du
récepteur adrénergique alpha1a ont justifiées sa protection par un brevet.

Enfin
, l’équipe est impliquée dans un

programme
visant à

mettre au point un test de
criblage
par
fluorescence permettant de

mettre en évidence toute activité neurotoxique ciblant un canal
ionique ou un récepteur
-
canal
. Cette étude s’insère dans un des domaines d’activités des
sciences du vivant du CEA, à savoir de développer des outils pour répondre à des demandes
liées à des
préoccupations de sécurité de type bioterrorisme.



Sélection de
Publications


Antil
-
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Fruchart
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interaction sites on M1 muscarinic receptor using 125I
-
Met35
-
oxidized muscarinic toxin 7.
Mol Pharmacol.
69,
164
1
-
1651.



Site de l’Equipe



Thèmes de recherche

: idem que page d’accueil



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Ménez

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Functional
determinants by which snake and cone snail toxins block the alpha 7 neuronal nicotinic acetylcholine receptors
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Servent D,

Mourier G, Antil S, Ménez A.
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How do snake curaremimetic toxins discriminate between
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102
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103,
199
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203.



Herve M, Maillère B, Mourier G, Texier C,

Leroy S, Ménez A.
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On the immunogenic properties of
retro
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inverso peptides, total retro
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cell epitopes causes a loss of binding to MHC II molecules
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Dietrich V, Hu HY, Kessler P, Drevet

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Only snake
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.

J
Biol Chem.
272,
24279
-
24286.




Moyens Humains

Carole FRUCHART
-
GAILLARD, Chercheur

Nicolas GILLES
, Chercheur

Gilles MOURIER, Chercheur

Denis SERVENT, Chercheur

Elodie MARCON, Technicienne Supérieure

Céline ROUGET, Chercheur Postdoctorante

Catherine MARQUER, Doctorante

Stéphanie CAZE
-
SUBRA, CDD Programme NRBC








Collaborations


R. Wagner, D. Cobes
si. (CNRS, Illkirch).
Apport des toxines dans la stabilisation
conformationnelle des RCPGs en vue de leur étude structurale par cristallographie

S. Brown (ISV.
CNRS
,

Gif). Etude par cytométrie de flux et FRET de l’interaction récepteur
-
toxine muscarinique

O. Grandjean (INRA,

Versailles). Etude de l’effet des toxines muscariniques sur l’état
d’oligomérisation de leurs récepteurs cibles par anisotropie de fluorescence

N. Birdsall (NIMR, Londres)
.
Etude de la dynamique d’adressage et d’internalisation des
réce
pteurs muscariniques par fluorescence TIRF à l’aide de toxines spécifiques marquées

V. Bernard (Univ.
Paris

V). Etude du rôle des récep
teurs muscariniques dans la régulation de
la transmission synaptique à la jonction neuromusculaire

P. Russo et C. Falugi
(Univ.
Gênes).
Implication du système cholinergique dans les cancers et
métastases pulmonaires

J. Molgo (Institut A. Fressard. CNRS, Gif)
. Caractérisation électrophysiologique de nouvelles
toxines ciblant les canaux ioniques et récepteurs nicotiniques de l
’acétylcholine

E. DePaw, L. Quinton (Univ. Liège). Etude protéomique des venins de cônes. Identification
directe
par spectrométrie de masse de toxines

présentes dans un venin



Savoir
-
faire et techniques utilisées


Expression recombinante des toxines chez
E.coli

Synthèse chimique de toxines naturelles ou modifiées sur phase solide

Criblage/optimisation des conditions de renaturation
in vitro

Expression
s

transitoire et stable

de récepteurs et canaux ioniques naturels et mutés à la
surface de cellules eucary
otes

(CHO, Cos, HEK293, TsA…)

Criblage
en plaques 96 puits
d’activités pharmacologiques
et fonctionnelles
ciblant
les canaux
ioniques, les récepteurs
-
canaux et les récepteurs couplés aux protéines G à l’aide de traceur
radioactif (système
FilterMate
-
TopCou
nt. PerkinElmer) ou de sondes fluorescentes (système
Flexstation. Molecular Devices).