Biologie intégrative de la signalisation intracellulaire par les immunorécepteurs dans l’inflammation allergique. – iSa

L'activation des cellules responsables de l’inflammation allergique est contrôlée par des récepteurs membranaires. Les signaux complexes qui résultent de l’engagement de tels récepteurs par des ligands extracellulaires plurivalents sont intégrés par des complexes multimoléculaires – les signalosomes - qui se constituent de manière transitoire au niveau de la partie intra-cytoplasmique de ces récepteurs. L’objectif de notre projet est d’étudier à l’aide d’approches de Biologie intégrative la composition et la dynamique des signalosomes associés au récepteur de forte affinité pour les IgE (RFceI). Ce récepteur est exprimé à la surface des mastocytes et est à la base des réactions allergiques. Nous nous proposons d'identifier au sein de cette voie de signalisation des nœuds de communication particulièrement vulnérables à l’action de composés pharmacologiques.
Les avancées dont à fait l'objet la spectrométrie de masse permettent d’analyser l’ensemble des molécules associées à un moment donné à une molécule-appât d’intérêt. Ces molécules-appâts sont modifiées à l’aide d’une séquence reconnue par un anticorps ou par la streptavidine de façon à pouvoir être « capturée » par chromatographie d’affinité dans un lysat cellulaire. Ces molécules-appâts sont généralement exprimées par transfection dans des lignées cellulaires transformées maintenues en culture. Cependant, la miniaturisation récente de ces techniques d’affinity purification mass spectrometry (AP-MS) les rends transposables à l’étude de petites quantités de cellules primaires. Notre projet vise donc à combiner ces nouvelles approches d’AP-MS avec la construction d’un panel de 12 lignées de souris knock-in dont chacune exprimera en quantité physiologique une molécule-appât impliquée dans la voie de signalisation opérée par le RFceI. Des cultures primaires de mastocytes seront établies à partir de chacune des souris knock-in et après avoir été stimulé à l’aide de ligands physiologiques du RFceI, les signalosomes s’assemblant autour de chacune de ces molécules appâts à différents temps d’activation seront isolés de manière native et soumis à des analyses protéomiques et phosphoprotéomiques. En parallèle, une nouvelle technique d’imagerie appelée « nanoscopie » sera utilisée afin de déterminer avec une haute résolution spatiale la distribution et la concentration subcellulaires des molécules-appâts. Les données quantitatives déduites des approches de spectromètrie de masse et de nanoscopie seront alors intégrées dans un modèle mathématique permettant de simuler l’activation des mastocytes par les allergènes. Ce projet implique 5 équipes ayant une expertise reconnue dans le domaine de la génétique de la souris, de l’activation des cellules du système immunitaire, de l’allergie, de la protéomique, de l’imagerie biologique à haute résolution et de la modélisation mathématique. L’intégration de ces 5 équipes autour du présent projet résultera en une « boîte à outils » totalement unique permettant de comprendre avec une résolution inégalée les mécanismes fondamentaux qui contrôlent l’activation des cellules effectrices de l’allergie.
Ce projet constitue donc un réel défi technologique que nous pensons, compte tenu des expertises réunies, être à même de relever. Il devrait fournir des informations inédites permettant de comprendre, et donc de manipuler à terme à l’aide de composés pharmacologiques, la nature des "machines moléculaires » qui déterminent le comportement d’un acteur cellulaire majeur de l’allergie. Seule une telle approche de « Biologie intégrative » permettra de comprendre comment l’information se propage à l’intérieur d’une cellule avec une haute résolution temporelle, et de prédire le comportement des cellules impliquées non seulement dans l’allergie, mais aussi dans d’autres pathologies inflammatoires, dont la fréquence a augmenté au cours des 30 dernières années.
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