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Biologie à grande échelle | Imagerie cellulaire et moléculaire | Epigénétique | Bioinformatique | Protéomique


UMR_S 1038 Inserm/CEA/Université Grenoble Alpes

Laboratoire Biologie à Grande Échelle

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Publié le 12 avril 2016




Le Laboratoire « Biologie à Grande Echelle » (UMR_S 1038 Inserm/CEA/UJF) est une structure de recherche de notre institut. Ce Laboratoire réunit trois​ équipes (EDyP, Biomics et Gen&Chem​) qui ont décidé de mettre en œuvre des stratégies à grande échelle (Protéomique, interférence ARN, génétique, chemogénomique) afin de décrypter les mécanismes qui gouvernent les grandes fonctions cellulaires.​


Après avoir « disséqué » les cellules pendant plusieurs décennies, les biologistes ressentent aujourd’hui le besoin d’intégrer les connaissances acquises afin d’analyser dans leur intégralité les propriétés des systèmes étudiés. Dans le cadre de travaux de recherche qui seront menés sans a priori, ou en intégrant des hypothèses peu contraignantes, la démarche du Laboratoire « Biologie à Grande Echelle » (BGE) consistera à caractériser finement les systèmes biologiques en accumulant des données quantitatives et temporelles, puis à perturber ces systèmes par des variations génétiques, des ligands chimiques, des stress, afin d'étudier les conséquences pour la cellule. Ainsi, le Laboratoire BGE se positionne-t-il clairement dans le domaine de la Biologie intégrative et systémique.

L’identité du Laboratoire reposera sur son activité à la pointe de l’innovation dans la conception, le développement, et la mise en œuvre d’approches à grande échelle. Une importance particulière sera donnée à la réalisation des développements qui permettront de lever les verrous technologiques susceptibles de limiter l’impact des travaux qui seront menés. Les défis identifiés concernent en particulier la miniaturisation et la parallélisation des approches, la nature et la qualité des données générées, la fouille et l'exploitation de ces données. Du fait des interactions de plus en plus fortes qui existent entre notre institut et le DTBS (Département des Technologies pour la Biologie et la Santé de la DRT), le Laboratoire BGE aura un positionnement particulièrement favorable pour mener à bien ce type de projet.
Du fait d’un manque de moyens dans les domaines de l’informatique et de la bioinformatique, les données générées par les approches à grande échelle sont aujourd’hui largement sous-exploitées, ce qui en limite. La montée en puissance de ces disciplines constituera un objectif clair du Laboratoire BGE, objectif qui sera facilité par l’existence en interne de forces significatives dans ces disciplines, et par une collaboration étroite avec l’Inria.

Les thématiques de recherche du Laboratoire BGE seront abordées dans le but d’accroître la connaissance des mécanismes cellulaires fondamentaux, avec une volonté forte d’accompagner ces projets de manière à permettre l'éclosion d'applications, en particulier dans le domaine de la biologie et la santé :

Cancérogenèse
Les fonctions cellulaires sont influencées par le programme génétique de la cellule, mais aussi par les stimuli de l’environnement. Pour distinguer la part respective des déterminants génétiques et micro-environnementaux sur le devenir cellulaire, il est nécessaire de contrôler ces paramètres à l’échelle de la cellule unique. Les microtechnologies nous ouvrent ce champ d’exploration. L’équipe Biomics utilise le potentiel de la microfluidique, de la micro-fabrication et des MEMS (MicroElectroMechanical Systems) pour répondre à la question suivante : Quelle est la part respective des déterminants génétiques et micro-environnementaux dans la cancérogenèse? Dans ce but, l’équipe déploiera une stratégie basée sur l’analyse systématique des effets de perturbations génétiques (
ARN interférence) ou du microenvironnement (« micropatterns » de matrice extracellulaire) sur la cellule.



L’équipe Biomics développera son expertise et sa spécificité autour de l’espace de la biologie cellulaire qui est consacré à l’étude d’un nombre très réduit de cellules en culture 2 dimensions, 3 dimensions, ou organotypique.

Signalisation intracellulaire
Les cellules sont capables de réagir à leur environnement en mettant en jeu des réseaux de protéines ; on parle de signalisation cellulaire. L’équipe Gen&Chem utilise des approches génétiques par ARN interférence, ou de transgenèse chez la drosophile, pour identifier les protéines impliquées dans la régulation de la signalisation cellulaire. Les protéases d’ubiquitine font partie de ces protéines régulatrices. Un des objectifs de l'équipe Gen&Chem est d’apporter des connaissances fondamentales sur le rôle de ces protéases dans la signalisation pro-inflammatoire et oncogénique. La plate-forme de criblage pour des molécules bioactives (CMBA) est une composante de l’équipe Gen&Chem qui permettra de cribler des bibliothèques de petites molécules chimiques afin de rechercher celles qui sont capables d’agir sur la signalisation cellulaire en modifiant l’activité des protéases d’ubiquitine.



Petite taille, cycle de génération court, grande productivité, génome entièrement connu font de Drosophila melanogaster l'un des organismes modèles les plus étudiés en recherche biologique, en particulier pour le décryptage de processus physiologiques ou pathologiques conservés de la drosophile à l'Homme.

Le protéome comme l’ensemble des protéines codées par un génome. La Protéomique étudie les protéomes ; elle fait appel à un ensemble de méthodes qui visent à définir l’identité et l’abondance des protéines présentes dans un échantillon biologique. Les protéines sont les acteurs essentiels des mécanismes moléculaires sur lesquels reposent les grandes fonctions cellulaires. L’analyse de ces grandes fonctions passe nécessairement par l’identification des protéines impliquées ; la protéomique apporte les moyens de dresser ces inventaires. Elle peut être utilisée tant au niveau fondamental qu’au niveau d’études appliquées en biologie, médecine et agriculture.

L'ARN interférent est une "gomme à gène". En se liant  spécifiquement avec l'ARN messager (ARNm) cible, l'ARN interférent endogène ou exogène conduit à la dégradation de celui-ci et par conséquent à la disparition de la protéine correspondante.


UMR_S 1038 - CEA - Inserm - UJF


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