Le complexe NADPH oxydase phagocytaire : un instantané d’une macrostructure dynamique

 

Responsable du Stage : Laura Baciou

tel: 01 69 15 77 11…        mail : laura.baciou@universite-paris-saclay.fr

 

Résumé du Projet de Stage 

La régulation des espèces réactives de l’oxygène (ROS, reactive oxygen species) est essentielle pour maintenir l’homéostasie redox cellulaire. Le complexe membranaire NADPH oxydase est à l’origine de la synthèse des ROS produits de manière régulée dans divers tissus ou cellules pour assurer des fonctions physiologiques essentielles (défense immunitaire, signalisation cellulaire, synthèse d’hormone, différenciation cellulaire…). Des niveaux aberrants de production de ROS par la NADPH oxydase, que ce soit trop faible ou trop élevé, perturbe l’équilibre de l’homéostasie cellulaire, entraînant au final des pathologies graves. Une maladie héréditaire du système immunitaire, la granulomatose septique chronique (CGD) est directement liée à l’absence ou au dysfonctionnement de la NADPH oxydase dans les neutrophiles conduisant à des infections sévères, récurrentes et, à terme mortelles caractérisée par une incapacité à lutter contre les infections. A l’opposé, une sur-activité des NADPH oxydase entraîne un stress oxydant. C’est ce que l’on observe dans les maladies inflammatoires, la polyarthrite rhumatoïde, la maladie de Crohn, ou encore les maladies du vieillissement, comme certaines formes de cancer, l’arthrose, la néphropathie diabétique, l’hypertension, les maladies cardiovasculaires, ou les maladies neurodégénératives. La régulation de l’activité du complexe NADPH oxydase se fait au travers de l’assemblage dynamique et contrôlé du complexe en termes de localisation et de composition. La NADPH oxydase présente dans les neutrophiles est constitué d’au moins six protéines dont deux  membranaires  (« catalytiques ») et quatre cytosoliques (« régulatrices » et  « organisatrices ») qui doivent s’assembler pour conduire au complexe actif.

               Aucune donnée structurale n’est actuellement disponible sur le profil de l’édifice macromoléculaire assemblé et actif. Seules des données indirectes et fragmentaires sur les domaines d’interaction sont connues. Pourtant cette information est cruciale pour réellement comprendre son fonctionnement. Le projet porte sur l’étude de cet état oligomérique actif et ambitionne à terme de fournir un profilage complet de l’organisation supramoléculaire de la NADPH oxydase du phagocyte dans sa forme active. Cela pourrait apporter des informations importantes pour les applications médicales. L’objectif du stage est donc de développer des nano-outils fournissant ainsi un patch membranaire soluble idéal pour stabiliser cet édifice multimérique. Avec ces nouveaux outils d’étude nous pourrons combiner avec une technique de pointe, la cryo-EM pour des études structurales et  des techniques de spectroscopies d’absorption et de fluorescence pour des études fonctionnelles pour avoir accès à terme au paysage complet des interactions du complexe macromoléculaire actif de la NADPH oxydase.

Projet en collaboration avec Dr. Isabelle Mouro-Chanteloup (Biologie Intégrée du Globule Rouge (BIGR) INSERM Paris)

Dernières Publications en lien avec le projet :

  • Serfaty, X., et al., Impacts of vesicular environment on Nox2 activity measurements in vitro. Biochim Biophys Acta Gen Subj, 2020. 1865(1): p. 129767
  • Wu, X., et al., Mechanistic Insights on Heme-to-Heme Transmembrane Electron Transfer Within NADPH Oxydases From Atomistic Simulations. Chem., 2021. 9(650651)
  • Desrames, A., et al., Detergent-free isolation of native red blood cell membrane complexes. Biochim Biophys Acta Biomembr, 2020. 1862(2): p. 183126.
  • Owusu, S.B., et al., Radiation-induced reactive oxygen species partially assemble neutrophil NADPH oxidase. Free Radic Biol Med, 2021. 164: p. 76-84.
  • Baciou, L., et al., Phagocyte NADPH oxidase, oxidative stress and lipids: Anti- or pro ageing? Ageing Develop. 172:30-34 (2018)
  • Masoud, R., et al., Conversion of NOX2 into a constitutive enzyme in vitro and in living cells, after its binding with a chimera of the regulatory subunits. Free Radic Biol Med 113:470−477 (2017)
  • Souabni, H. et al., The physicochemical properties of membranes correlate with the NADPH oxidase activity. BBA General subjects 1861:3520−3530 (2017)

FicheaccueilM2-BMC-2021-2022 LB

Ce projet s’inscrit-il dans la perspective d’une thèse :

            oui  x

Ecole Doctorale de rattachement :  ED2MIB

 

Intitulé de l’Unité : Institut de Chimie Physique UMR8000 CNRS Université Paris Saclay

Intitulé de l’Equipe : Dynamique et fonctionnement de protéines redox et stress oxydant

Nom du Responsable de l’Unité :  Guillaume van der Rest

Nom du Responsable de l’Équipe :  Laura Baciou

Adresse : Bat 350 Av. Jean Perrin, 91405 Orsay