Biologie Cellulaire, Développement Cellulaire, Biophysique (CCB)

Équipes constitutives : Hadi BOUKHATMI, Romain GIBEAUX, Régis GIET, Roland LE BORGNE, François LEGOUX, Grégoire MICHAUX, Jacques PÉCRÉAUX, Marc TRAMIER, Gwenaël RABUT

Mots clés : division cellulaire, cycle cellulaire, polarité cellulaire, microtubules, fuseau mitotique, mitochondries

         Des eucaryotes les plus simples aux plus complexes, les cellules sont les éléments constitutifs de la vie. Les équipes qui participent à cet axe explorent les mécanismes fondamentaux qui contrôlent la dynamique des propriétés cellulaires à différentes échelles, depuis les réseaux biochimiques et les éléments subcellulaires jusqu'aux cellules et aux tissus. L'objectif est de comprendre comment les cellules modulent leur organisation, leur taille, leur forme et leur nombre en réponse à des signaux biochimiques ou mécaniques internes et externes. Nous étudions également la plasticité des événements cellulaires et développementaux, en nous concentrant en particulier sur les contraintes biophysiques et évolutives qui imposent des destins prédéterminés mais flexibles. Nous utilisons des approches descendantes et ascendantes pour comprendre le rôle des mécanismes moléculaires dans la construction des cellules et des tissus, ainsi que pour étudier l'influence des paramètres tissulaires et cellulaires sur les mécanismes moléculaires.

         Les différentes équipes de ce regroupement exploreront les régulations biochimiques et mécaniques des processus cellulaires, avec un accent particulier sur la division cellulaire et le cycle cellulaire. Dans ce contexte, nous examinerons les fonctions des paramètres biophysiques (équipes LE BORGNE et PECREAUX), l'impact de la structure et de la dynamique des microtubules sur la division cellulaire (GIBEAUX, GIET et PECREAUX), la différenciation terminale (MICHAUX) et le contrôle des fonctions mitochondriales (TRAMIER). Nous étudierons également le maintien de la polarité cellulaire et de l'intégrité tissulaire dans les épithéliums prolifératifs (LE BORGNE), ainsi que la formation et le maintien de la bordure en brosse de l'intestin (MICHAUX). Enfin, nous adopterons des approches automatisées et à grande échelle pour la quantification des interactions moléculaires et des fonctions cellulaires (RABUT et TRAMIER).

         Nous prévoyons que la taille et la forme des tissus ou des cellules individuelles jouent un rôle régulateur majeur à toutes les échelles, tout en influençant la manière dont les cellules s'adaptent et évoluent dans diverses conditions. Nous visons donc à établir que ces paramètres sont des régulateurs essentiels du comportement des cellules et des tissus. Par exemple, au niveau cellulaire, nous étudierons comment les réseaux de microtubules (comme le fuseau mitotique) adaptent leurs morphologies et s'accommodent à la géométrie et à la taille des différentes cellules (GIBEAUX, GIET, et PÉCRÉAUX). Au niveau tissulaire, nous examinerons comment les tissus s'adaptent à la surprolifération dans un environnement contraint (MICHAUX).

         Pour poursuivre ces lignes de recherche, nous travaillerons avec un large éventail d'organismes modèles, y compris la levure bourgeonnante (RABUT), Caenorhabditis elegans (MICHAUX et PECREAUX), la drosophile (GIET et LE BORGNE), et Xenopus (GIBEAUX), ainsi qu'avec des modèles organoïdes ex vivo (LE BORGNE et MICHAUX). Nous adoptons ainsi des stratégies quantitatives multi-échelles, tirant parti d'outils génétiques de pointe, de la cartographie systématique des interactions protéiques et de la microscopie de pointe. Notre expertise en imagerie intègre un fort savoir-faire dans le suivi de la régulation spatio-temporelle et de la diffusion des complexes moléculaires, la photomanipulation et les méthodes de tomographie électronique moléculaire et cellulaire. En outre, nous développerons de nouveaux systèmes avancés qui permettent une super-résolution rapide des cellules vivantes et une microscopie autonome basée sur l'apprentissage profond. Enfin, l'analyse des données à l'aide d'outils bioinformatiques sera développée en coordination avec le groupe GBC afin d'aider l'IGDR à utiliser les résultats à moyen et haut débit.

         Les mécanismes que nous explorons sont tous essentiels, permettant le bon fonctionnement des cellules, des tissus et des organismes. Leur dérèglement peut déclencher l'émergence de situations pathologiques telles que le cancer ou les maladies génétiques et orphelines. Nos approches multidisciplinaires et multi-modèles uniques nous placent dans une position idéale pour aborder les questions fondamentales et les compléter en abordant la pertinence physiologique et clinique de nos découvertes.

         Ces deux grands axes de recherche seront soutenus par des réunions internes hebdomadaires.