« Génome, adaptation et environnement » Approche multi

Projets fédérateurs de OUEST-genopole®
« Génome, adaptation et environnement »
Approche multi-spécifique du stress oxydatif
Projet « Génome, adaptation et environnement »
QU’EST- CE QUE LE STRESS ?
Concept formulé durant la 1ère moitié du 20ième siécle par W.B Cannon (réponse
de combat ou de fuite) et H.A. Seyle (Syndrome Général d’Adaptation)
« le stress est une stimulation ponctuelle, agressive ou non, qui déclenche un
ensemble de réactions non spécifique de l'organisme impliquant des réponses
neuronales,
neuroendocrines,
métaboliques,
physiologiques
et
comportementales »
IMPORTANCE DES ETUDES SUR LE STRESS ?
• augmentation du nombre de disciplines biologiques étudiant le stress
• reconnaissance du concept de stress à tous les niveaux d’organisation, du
niveau moléculaire jusqu’à ses effets sur les écosystèmes
• l’évolution des mécanismes physiologiques relatifs au stress s’étale sur plus de
400 millions d’années
Projet « Génome, adaptation et environnement »
RELATION STRESS-ENVIRONNEMENT ?
STRESS
Disparition
d’espèces
Perte d’adaptabilité
par diminution de
la variabilité
génétique
GENE
Homéostasie
Viabilité
Fécondation
Croissance
Pathologies
Régulation de gènes
Dommages à l’ADN
Protéines de stress
Projet « Génome, adaptation et environnement »
PROBLEMES LIES AUX ETUDES SUR LE STRESS ?
•Inconsistance du stress : réponse spécifique/non spécifique:
* nature du stress: Métaux lourds, contaminants de l’environnement et de
l’alimentation : pesticides, hydrocarbures, amines hétérocycliques aromatiques, salinité,
température, dessication, hypoxie-hyperoxie, choc septique, transplantation d’organes,
rayonnements, infections bactériennes, champignons, pathologies (cancer, obésité,
diabètes),
* intensité et durée du stress
* Caractère adaptatif/non adaptatif de l’état de stress
* plasticité phénotypique : modifications morphologiques, physiologiques ou
comportementales permettant aux organismes d’anticiper les changements
environnementaux et de réduire le potentiel de stress consécutif à ces changements
* stades de vie : expression de plusieurs stades phénotypiques à partir d’un
seul phénotype dans un environnement oscillant de manière prévisible, maximisant les
performances de l’organisme durant sa vie (reproduction, larve-juvénile-adulte, étéhiver,…)
* Fonction paradoxale de certaines molécules impliquées dans la
réponse au stress
Fonctions multiples de certaines protéines ou autres molécules
Projet « Génome, adaptation et environnement »
REPONSE DES ORGANISMES AU STRESS
Etat de santé
incurable
maladie
curable
stress
santé
santé
État physiologique
régulation
résistance
homéostasie
compensation
non réversible
Charge en produit
Projet « Génome, adaptation et environnement »
PROJET
« Génome, adaptation et environnement »
Approche multi-spécifique du stress oxydatif
Un projet « fédérateur » et « intégrateur »
Modèles biologiques
Approches techniques
Gène X
Time
Projet « Génome, adaptation et environnement »
POURQUOI LE STRESS OXYDATIF ?
Stress « fédérateur » au niveau des problématiques de
recherche des équipes de Génopôle Ouest
Définition:
On parle de "stress oxydatif" lorsque la balance entre la production des radicaux
libres et leur destruction physiologique est positive, c'est-à-dire en présence d'un
excès de radicaux libres (anion superoxyde (O2 -), le radical hydroxyl (OH-) et
l’oxyde d’azote NO) et autres molécules (peroxynitrite (NO3 -), peroxyde
d’hydrogène (H2O2).
Origines multiples:
* Lié à l’homéostasie: fonctionnement de la chaîne respiratoire,
photosynthétique, production de NO par les neurones, les cellules endothéliales
ou les macrophages, oxydation lors des cycles redox, le vieillissement.
* Provoqué par de nombreux autres « stress »: directement induit ou effet
secondaire
Projet « Génome, adaptation et environnement »
PRINCIPAUX STRESS ETUDIES
(au sein du réseau Stress)
• Métaux lourds
• Xénobiotiques
pesticides
hydrocarbures
amines hétérocycliques aromatiques…
• Salinité
• Température
• Dessication
• Hypoxie-hyperoxie
• Choc septique, transplantation d’organes,
• Rayonnements
• Infections bactériennes, champignons
• Pathologies: cancer, obésité, diabètes
Tous convergent
vers une production
de radicaux libres
Projet « Génome, adaptation et environnement »
OBJECTIFS PRINCIPAUX DU PROJET
* Etude des effets du stress au niveau cellulaire et
moléculaire chez les organismes: cas particulier du
stress oxydant.
* Développement de biomarqueurs d’exposition et
d’effets associés: outils de diagnostique
* Approche comparative et évolutive entre modèles
biologiques de la réponse au stress: une réponse
universelle?
Projet « Génome, adaptation et environnement »
OBJECTIFS PRINCIPAUX
* Mettre en relation les différentes équipes travaillant
sur le stress afin de partager :
des connaissances
des avancées technologiques
des approches méthodologiques
des modèles biologiques
et de développer:
des axes de recherche communs
des
plateformes)
outils
communs
(au
travers
des
Projet « Génome, adaptation et environnement »
ARCHITECTURE DU PROJET
Etude des convergences des réponses à une
échelle évolutive large (de la bactérie à l’homme)
BIOLOGIE FONCTIONNELLE
* croissance
* état immunitaire
* détoxication
TRANSCRIPTOMIE:
Régulation de
l’expression des gènes
PHYSIOLOGIE:
* activité d ’enzymes
* dosages des ROS
* Couplages
génotype/phénotype
(polymorphisme d’expression ou de séquence)
Gradient et nature du stress oxydant
Projet « Génome, adaptation et environnement »
RESULTATS ATTENDUS
Approche transcriptomique multi spécifique de la
réponse au stress oxydant
invertébrés
bactéries
n
y
X
R
a
plantes
Analyses des profils
transcriptomiques
recherche des gènes
communs
entre les espèces pour un
même stress
vertébrés
Pathways métaboliques et
physiologiques communs ou
spécifiques régulés
Projet « Génome, adaptation et environnement »
Approche transcriptomique multi-stress au sein d’une
même espèce et/ou entre espèces
xénobiotiques
hypoxie
n
Analyses des profils
transcriptomiques: recherche
des gènes communs ou
spécifiques de plusieurs stres
y
X
R
Stress abiotiques
a
Stress biotiques
Infections
pathologies
Identification des différentes
voies de régulation et de
détoxication du stress
oxydatif
Projet « Génome, adaptation et environnement »
Développement de « Gene Network » (inter-stress et
inter-spécifique)
Gène H
Gène E
Gène B
Gène F
Gène J
Gène A
Gène G
Gène C
Gène K
Gène D
Gène I
Gène L
Projet « Génome, adaptation et environnement »
Etude des relations (inter-stress et inter-spécifique)
* nature/intensité du stress – effet oxydant
* expression de gène
activité des protéines
dosage des dommages cellulaires
Standardisation
et
calibration
des
paramètres
(biomarqueurs) mesurés chez les différentes espèces
Etude des réponses différentielles selon les organes et
les stades de développement des espèces
Projet « Génome, adaptation et environnement »
EQUIPES IMPLIQUEES DANS LE PROJET
Les 3 pôles MER – AGRO - SANTE
UMR CNRS 6026, UMR CNRS 6061, UPRES 3891, UMR SENAH (INRA),
Inserm U694 ,UMR 7144, UMR 7139, UMR 6539, UMR PaVé,
INRA/INH/Université d’Angers, UMR 6553, UMR INRA-Agrocampus Rennes
APBV , UMR INRA-Agrocampus Rennes Bio3P, INSERM U620, INSERM
U522, INRA SCRIBE, UMR INRA, UMR Ecobio 6553, UPRES EA « substances
lichéniques et photoprotection
Les plateformes Ouest-Génopôle
Rennes, Nantes et Roscoff
Une volonté:
Approche comparée (modèle biologique – méthodologique) afin de mieux
comprendre un phénomène complexe à différents niveaux biologiques
Projet « Génome, adaptation et environnement »
Principaux projets intégrés
Projet 1: Mécanismes Moléculaires et Cellulaires d'Activation de Voies de
Signalisation et de l'Expression de Gènes Résultant D’un Stress Oxydant
Dommageable pour la Cellule
Projet rennais fédéré animé par Carlos Blanco, Marie-Dominique Galibert, Odile Sergent intégrant 15
projets des laboratoires: UPRES 3891, UMR6061 CNRS-UR1, UMR6026 CNRS-UR1, INSERM U620,
INSERM U522, INRA SCRIBE, UMR INRA-AgroCampus APBV, UMR INRA-AgroCampus Bio3P, UMR
Ecobio 6553, UPRES EA « substances lichéniques et photoprotection
transcriptomique, protéomique, métabolomique, imagerie, microscopie,
dosage des ROS
Projet 2: Conséquences du stress pendant la gestation de la truie sur
l’immunité des porcelets
Elodie Merlot UMR SENAH, INRA
transcriptomique, paramètres physiologiques, dosage des ROS
Projet 3: Régulation de la fonction mitochondriale par la dexaméthasone et
la restriction calorique
Yves Malthièry et Gilles Simard, Inserm U694
génomique et biologie fonctionnelle
Projet « Génome, adaptation et environnement »
Projet 4: Adaptation des espèces hydrothermales (bivalves et annélides)
au stress oxydatif)
Arnaud Tanguy, Didier Jollivet, Franck Zal UMR 7144
transcriptomique, activité enzymatique, génétique de population, polymorphisme
adaptatif
Projet 5: Réponse au stress oxydatif chez l’huître Crassostrea gigas en
environnement variable : expression et activité d’enzymes antioxydantes
Dario Moraga, UMR 6539
transcriptomique, activité enzymatique, dosage des ROS
Projet 6: Etude des adaptations au froid par le séquençage de génomes
exprimés d'organismes eucaryotes endémiques subantarctiques
Philippe Vernon , UMR 6553
Transcriptomie comparée, expression de gènes
Projet « Génome, adaptation et environnement »
Projet 7: Etude d’un stress biotique : l’interaction Erwinia amylovora /
Pommier (feu bactérien)
Marie-Noelle Brisset , UMR PaVé, INRA/INH/Université d’Angers
Transcriptomie, activité enzymatique
Projet 8: Réponses des plantes aux stress xénobiotique et oxydant :
analyse transcriptomique et biochimique des mécanismes de tolérance et
de remédiation inductibles par les sucres solubles
Ivan Couée , UMR 6553
Transcriptomie
Projet 9: Etude des glutathion S-transférases chez les algues brunes.
Approches intégrées des mécanismes moléculaires de la tolérance au
cuivre chez les algues brunes
Thierry Tonon et Philippe Potin , UMR 6553
Génomique fonctionelle, transcriptomie, expression hétérologue, protéomique