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Membres du GEM : si vous souhaitez faire apparaitre sur cette page et de manière didactique vos résultats les plus récents et les plus marquants, vous pouvez soumettre un texte (Français & anglais) et une image au secrétariat du GEM : gem@univ-lyon1.fr. Il sera publié après avis du conseil scientifique.

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CLAFEM: Une combinaison de 3 microscopies développée à Lille

 

Une équipe de l’Institut Pasteur de Lille a réalisé un tour de force technologique en développant une méthodologie originale et innovante qui permet d’observer un échantillon, qu’il soit inorganique ou vivant, avec une résolution inégalée, à l’échelle nanométrique, en microscopie optique de super-résolution, en microscopie à force atomique et en microscopie électronique.

L’utilisation de la microscopie à force atomique (AFM)  ne cesse de croître dans le domaine de la biologie. Cette approche peut donner des informations topographiques et mécanobiologiques quantitatives, comme l’adhésion, l’élasticité et la viscosité sur des échantillons biologiques. La microscopie électronique et photonique corrélative devient une référence dans la boîte à outil du biologiste pour combiner différentes techniques permettant d’analyser spatialement et temporellement l’ aspect structure-fonction des échantillons examinés. Dans cet article, on démontre la possibilité de combiner AFM, super-resolution biophotonique et microscopie électronique. Cette technique appelée CLAFEM (correlative light atomic force electron microscopy) permet d’utiliser l’AFM sur des échantillons vivants ou fixés pour en analyser les propriétés biophysiques en association avec une étude dynamique de la distribution de marqueurs fluorescents en microscopie photonique de super-résolution avant une analyse ultrastructurale en microscopie électronique à transmission ou à balayage. Le travail présenté illustre cette approche en observant l’infection bactérienne et le cytosquelette. Cela montre que la CLAFEM apporte des informations complémentaires du niveau cellulaire de la topologie à l’échelle nanométrique à la distribution des protéines d’une part, et d’autre part des mesures biomécaniques.

Reference: CLAFEM: Correlative light atomic force electron microscopy. Janel S, Werkmeister E, Bongiovanni A, Lafont F, Barois N. Methods Cell Biol. 2017;140:165-185.

 

Contacte: Frank Lafont, UMR8204 CNRS, U1019 Inserm, Institut Pasteur de Lille, Lille, France; Email:  frank.lafont@pasteur-lille.fr

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Structural characterization of the amyloid precursor protein transmembrane domain and its gamma-cleavage site

Alzheimer’s disease is the most common form of dementia that affects about 50 million of sufferers worldwide. A major role for the initiation and progression of Alzheimer’s disease has been associated with the amyloid β-peptide (Aβ), which is a protease cleavage product of the amyloid precursor protein. The amyloid precursor protein is an integral membrane protein with a single transmembrane domain. In the context of a European research and training network together with our collaborators from the Free University of Brussels we investigated the structural integrity of the transmembrane domain within lipid bilayers, and determined the tilt angle distribution and dynamics of various subdomains using oriented solid-state NMR and ATR-FTIR spectroscopies. Importantly, pronounced conformational and topological heterogeneity were observed for the g- and, to a lesser extent, the z-cleavage site, with pronounced implications for the production of Aβ and related peptides.

Reference: Structural characterization of the amyloid precursor protein transmembrane domain and its gamma-cleavage site. Anna Itkin,  Evgeniy S. Salnikov, Christopher Aisenbrey, Jesus Raya, Elise Glattard, Vincent Raussens, Jean-Marie Ruysschaert, Burkhard Bechinger. ACS Omega, 2017, 2 (10), pp 6525–6534.

 

Contacte: Burkhard Bechinger, UMR 7177 CNRS, U. Strasbourg,Strasbourg, France; Email: bechinge@unistra.fr

 


Triggering bilayer to inverted-hexagonal nanostructures by thiol-ene click chemistry on cationic lipids: consequences on gene transfection

De nombreux amphiphiles cationiques utilisés comme vecteurs d’acides nucléiques comportent des chaines grasses comportant une ou plusieurs insaturations. Nous avons utilisé ces insaturations pour introduire, par réaction click de type thiol-ene, des chaines lipidiques. Nous montrons que cette ramification modifie profondément les propriétés d’auto-assemblage en milieu aqueux de ces amphiphiles qui adoptent une structure lamellaire avant ramification puis une structure hexagonale inverse (HII) après ramification. Cette méthode a été appliquée à des lipophosphoramidate mais aussi au DOTMA. Les conséquences sur la transfection ont également été étudiées.

Reference: Triggering bilayer to inverted-hexagonal nanostructures by thiol-ene click chemistry on cationic lipids: consequences on gene transfection. Afonso, D.; Le Gall, T.; Couthon-Gourvès, H.; Grélard, A.; Prakash, S.; Berchel, M.; Kervarec,N.;  Dufourc,E.J.; Montier, T.; Jaffrès, P.A. Soft Matter, 2016, 12, 4516 – 4520

 

Contacte: Paul-Alain Jaffrès, UMR6521 CNRS, U. Brest, Brest, France. Email: pjaffres@univ-brest.fr

 


Mechanism of Shiga Toxin Clustering on Membranes

Le groupe de Ludger Johannes (U1143 INSERM — UMR3666 CNRS à l’Institut Curie, Paris, France), en collaboration avec John Hjort Ipsen (MEMPHYS - Center for Biomembrane Physics, Odense, University of Southern Denmark) et Julian Shillcock (Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, Switzerland) propose un nouveau mécanisme selon lequel la liaison étroite de protéines ligands de glycosphingolipides (ici : la toxine de Shiga) sur les membranes biologiques pourrait engendrer une force attractive par la suppression de fluctuations lipidiques, conduisant à leur réticulation latéral.

The bacterial Shiga toxin interacts with its cellular receptor, the glycosphingolipid globotriaosylceramide (Gb3 or CD77), as a first step to entering target cells. Previous studies have shown that toxin molecules cluster on the plasma membrane, despite the apparent lack of direct interactions between them. The precise mechanism by which this clustering occurs remains poorly defined. Here, we used vesicle and cell systems and computer simulations to show that line tension due to curvature, height or compositional mismatch, and lipid or solvent depletion cannot drive the clustering of Shiga toxin molecules. By contrast, in coarse-grained computer simulations a correlation was found between clustering and toxin nanoparticle-driven suppression of membrane fluctuations, and experimentally we observed that clustering required the toxin molecules to be tightly bound to the membrane surface. The most likely interpretation of these findings is that a membrane fluctuation-induced force generates an effective attraction between toxin molecules. Such force would be of similar strength to the electrostatic force at separations around 1 nm, remain strong at distances up to the size of toxin molecules (several nm), and persist even beyond. This force is predicted to operate between manufactured nanoparticles providing they are sufficiently rigid and tightly bound to the plasma membrane, thereby suggesting a novel route for the targeting of nanoparticles to cells for biomedical applications.

Reference: Mechanism of Shiga Toxin Clustering on Membranes. Pezeshkian W, Gao H, Arumugam S, Becken U, Bassereau P, Florent JC, Ipsen JH, Johannes L, Shillcock J (2017) Mechanism of Shiga toxin clustering on membranes. ACS Nano 11: 314-324

 

Contacte: Ludger Johannes, U1143 INSERM, UMR3666 CNRS, Institut Curie, Paris, France. Email: ludger.johannes@curie.fr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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