Appel d`offres 2002

Dynamique et réactivité des assemblages biologiques
Action Concertée Ministère de la Recherche - CNRS
Interface physique-chimie-biologie
Appel à propositions 2002
Ce programme, lancé en 2001 pour 4 ans par le CNRS, élargit en 2002 son champ d'intervention par
une action concertée avec le ministère de la Recherche.
Son objectif est de stimuler les collaborations entre biologistes, physiciens et chimistes, pour aborder,
par des approches nouvelles, la dynamique et la réactivité chimique d'assemblages de
macromolécules biologiques constituant des ensembles fonctionnels.
Spectroscopie et imagerie
Objectif de l'Action Concertée
Pour sa survie, la cellule ne cesse de fabriquer et de détruire de véritables "machines moléculaires"
résultant de l'assemblage de différentes espèces de macromolécules. Les machineries de réplication,
de transcription, d'épissage, de transport nucléo-cytoplasmique, de traduction des protéines, les
systèmes chaperons, mais aussi les complexes gouvernant la destruction des protéines comme
l'APC/cyclosome et le protéasome, ou encore les polymères du cytosquelette en interaction avec des
moteurs moléculaires, le centrosome, sont autant de macrocomplexes dépassant le mégadalton ; de
tels complexes sont aussi présents dans les membranes, où ils assurent les processus
bioénergétiques essentiels. La stabilité de ces assemblages nécessite souvent une dépense
énergétique indiquant qu'ils sont hors d'équilibre. Les structures du cytosquelette comme le fuseau
mitotique, les complexes de la signalisation cellulaire, l'enveloppe nucléaire, les structures impliquées
dans le trafic intracellulaire, l'appareil de Golgi, les structures responsables de l'adhérence et de la
motilité cellulaire, illustrent toutes à leur manière la notion d'assemblage dynamique. Beaucoup de ces
complexes sont le siège d'activités catalytiques gouvernées par des transitions structurales, comme
dans le cas des complexes d'épissage ou du ribosome.
Des assemblages biologiques existent en fait à différentes échelles, subcellulaire, cellulaire et
multicellulaire. Dans tous les cas, ils constituent des systèmes intégrés complexes dont la dynamique
de fonctionnement met en jeu de nombreux réseaux de signalisation et de régulation. Des cellules,
selon leur identité ou l'environnement dans lequel elles se trouvent, sont capables par exemple de
communiquer entre elles et de s'organiser en structures plus larges. C'est notamment le cas lors de
l'agrégation d'organismes unicellulaires déclenchée par un stress nutritionnel ou de la construction par
des bactéries de biofilms qui les rendent résistantes à des antibiotiques.

Méthodes structurales
Une approche multidisciplinaire de ces différents types d'assemblages biologiques est aujourd'hui
nécessaire et possible. Biologistes, chimistes et physiciens apportent des compétences spécifiques
tant sur le plan conceptuel que méthodologique, pour
 l'étude analytique de ces assemblages (rôle biologique de leurs différents composants moléculaires
ou cellulaires) s'appuyant notamment sur le développement de nouvelles techniques d'observation
permettant une quantification,
 la mise en oeuvre de systèmes expérimentaux originaux permettant leur observation de manière
contrôlée,
 des approches globales d'étude de leur comportement dynamique et des mécanismes
fondamentaux responsables de leur auto- organisation, grâce à la confrontation entre données
expérimentales, théorie et modélisation.
Contexte national et international
La connaissance des génomes conduit au développement de nouvelles approches pour
l'exploitation optimale de données nouvelles en masse ("biologie statistique") en même temps
qu'elle libère les biologistes des tâches descriptives que réclamait la caractérisation
moléculaire de chacune des protéines d'un complexe actif.
Une intelligibilité nouvelle des mécanismes du vivant est rendue possible. Le rapprochement
de la physique, de la chimie et de la biologie, très soutenu dans plusieurs pays (Etats-Unis,
Japon et en Europe, Pays-Bas et Allemagne), ouvre de nombreuses perspectives.
La France a un potentiel de départ que le Ministère de la Recherche et le CNRS ont vocation
à soutenir et qu'ils souhaitent développer.
Thèmes de l'Action Concertée
Les projets portant sur un assemblage biologique isolé ou in situ, et tentant, grâce à une approche
multidisciplinaire, d'accéder à de nouveaux paramètres de contrôle de l'activité biologique seront
retenus en priorité. Outre la mise au point d'outils nouveaux adaptés à l'observation et à la mesure
des processus de la matière vivante, la physique pourra apporter une description statistique
permettant de modéliser et prédire des comportements. La chimie devra contribuer, au-delà des
méthodes de spectroscopies ou de purification des macrocomplexes, à l'analyse structurale en liaison
avec la réactivité moléculaire, à la caractérisation des interactions inter- et intramoléculaires et à leur
dynamique. Elle pourra concevoir et synthétiser des outils pharmacologiques originaux donnant accès
à une description nouvelle des mécanismes cellulaires.
Des projets qui, outre l'intérêt d'appliquer de façon synergique un éventail de techniques pour élucider
les propriétés fondamentales d'objets supramoléculaires de complexité croissante, viseraient à la
conception de systèmes artificiels d'intérêt pharmaceutique, médical ou biotechnologique pourront
être retenus.
Seront également recevables des projets portant sur des modes d'organisation de populations
cellulaires eucaryotes ou procaryotes, à l'exclusion de l'embryogenèse ou de l'histogenèse des
métazoaires.

Mesures d'interactions
Les projets pourront mettre en oeuvre les approches expérimentales les plus variées :
 spectroscopies et techniques d'imagerie (par exemple spectroscopies ou imagerie de fluorescence,
spectroscopies laser résolues en temps, utilisation du rayonnement synchrotron en imagerie dans le
domaine des rayons X et de l'infrarouge...) ;
 mesures d'interactions (mesures de forces, techniques microcalorimétriques, résonance de
plasmons de surface...) ou de comportements de systèmes complexes concentrés (protéines, acides
nucléiques, lipides) ;
 méthodes structurales propres à des objets uniques ou à des complexes non cristallisables
(microscopie électronique et développement d'algorithmes de traitement d'images) ;
 approches théoriques et de modélisation adaptées susceptibles d'éclairer les mécanismes
d'assemblage, d'auto-organisation ou de régulation de ces systèmes.
Modélisations de systèmes hors équilibre
Modalités d'action
Le responsable d'un projet appartient nécessairement à un laboratoire universitaire ou CNRS.
Les projets présentés peuvent s'étendre sur 2 ou 3 ans.
Les critères de sélection retenus par le Conseil Scientifique sont :
 originalité et pertinence scientifiques (notamment biologiques)
 l'interdisciplinarité
 les méthodes innovantes
 l'équilibre entre prise de risque et faisabilité
 la complémentarité des compétences.
La sélection se fera en deux étapes :
 une lettre d'intention (2 pages environ, selon le modèle joint) devra être transmise au plus tard le
vendredi 1er mars 2002 simultanément au CNRS et au Ministère de la Recherche.
La présélection se fera dans la deuxième quinzaine de Mars et les résultats seront immédiatement
transmis aux coordinateurs ayant proposé un projet ;

 les coordinateurs des projets présélectionnés devront alors faire parvenir un dossier complet (selon
un modèle qui leur sera alors transmis) au plus tard le mardi 30 avril 2002.
Le Conseil Scientifique se réunira la première quinzaine de juin pour faire une sélection définitive des
projets proposés au financement. L'objectif est d'identifier une vingtaine de projets pour un
financement global de l'ordre de 2,7 MEuros TTC.
Des réunions scientifiques et écoles thématiques seront envisagées dans le cadre de cette Action. Le
Conseil Scientifique organisera le suivi des projets, en particulier en fin de contrat.
Conseil Scientifique
Présidents : Michel Bornens et Marcel Vallade
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