Laboratoire CRRET :

Objectif général des projets de recherche :

Nos projets de recherche s’inscrivent dans la compréhension des mécanismes de régulation de la croissance, de la différentiation et de la survie cellulaire, en particulier au cours des processus de régénération ou de dégénérescence tissulaire. Notre objectif général est d’apporter des réponses fondamentales en développant une approche glycanique originale, basée sur de nouvelles stratégies expérimentales et méthodologiques, et supportée par les outils classiques de la biologie moléculaire et cellulaire, de la biochimie et de la physiologie. Nous nous intéressons à une famille de molécules glycaniques complexes, les glycosaminoglycannes (GAGs). Classiquement décrits comme de composants architecturaux essentiels de la matrice extracellulaire, ils interagissent également avec de nombreux facteurs protéiques et conditionnent leurs fonctions biologiques. En dehors de leurs rôles trophiques matriciels, les GAGs peuvent aussi être présents au niveau intracellulaire où ils participent à la régulation de mécanismes complexes, notamment en cas de pathologie ou de lésion. La connaissance de la structure des séquences de GAGs les plus complexes, tels que les héparanes sulfates (HS) et les chondroïtines sulfates (CS), est primordiale car ces structures conditionnent leurs interactions avec des protéines appelées ‘Heparin Binding Proteins’ (HBP). Les HBP comptent plusieurs facteurs de régulation tels que des facteurs de croissances, enzymes, molécules d’adhésion, chimiokines, récepteurs, ainsi que des protéines et peptides ayant une tendance à s’agréger. Lors d’une lésion ou en cas de pathologie, des modifications structurelles et fonctionnelles des GAGs ont lieu entrainant d’une part certains effets positifs, par exemple en protégeant des facteurs de croissance de l’activité de protéases, et d’une autre part des effets délétères, en participant à l’induction de conformations anormales de certaines protéines et à leur agrégation. Ainsi, un grand nombre de processus incluant la cicatrisation, l’angiogénèse, l’inflammation ou encore la dégénérescence tissulaire, serait contrôlé par des interactions protéines/glycannes. Les thématiques de recherche : Les thématiques de recherche de l’équipe ‘Glycannes’ visent en grande partie à comprendre les mécanismes par lesquels les HS et les CS participent à la régulation de processus cellulaires fondamentaux permettant de garantir l’homéostasie, ou ‘équilibre’ tissulaire. Pour cela, nous abordons les aspects mécanistiques sur des modèles de culture cellulaire in vitro, mais travaillons également sur les aspects physiologiques à l’aide de différents modèles animaux de pathologie in vivo. Nous menons également une série de projets permettant la valorisation de nos travaux dans des applications médicales potentielles et développons des projets plus finalisés sur l’activité pharmacologique de molécules, glycaniques ou non, en partenariat avec l’industrie pharmaceutique. Nos thématiques centrales sont les suivantes :

• 1) Neurodégénérescence et vieillissement (Contact : Dulce Papy-Garcia)

Dans cet axe, l’équipe s’intéresse à l’étude du rôle biologique des GAGs au cours du vieillissement normal mais aussi pathologique. Nous travaillons sur des tissus humains et dans des modèles animaux et cellulaires de neurodégénérescence de type Alzheimer et Parkinson. En apportant l’outil original de la Glycomique, notre but est d’approfondir les connaissances fondamentales des processus de neuro-dégénérescence et d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Dans ce contexte, nous avons développé des modèles cellulaires et moléculaires permettant l’étude du rôle des GAGs et de l’effet de produits ayant un potentiel thérapeutique dans ces pathologies. Les approches proposées incluent l’étude des nouvelles cibles sur la toxicité du peptide Ab-amyloïde, la phosphorylation de la protéine Tau, l’invasion intracellulaire d’agrégats protéiques et leur accumulation. Récemment, nous avons identifié une protéine dont la modulation de l’expression dans des pathologies neurodégénératives permet d’exploiter de nouvelles voies thérapeutiques. Nous étudions également les effets de nos cibles et de molécules pharmacologiques sur la survie neuronale et la différentiation neuritique, avec un intérêt particulier pour les mécanismes associés. Ces travaux sont réalisés avec d’importantes collaborations au niveau national (CRICM INSERM U289 ; CEA Fontenay aux Roses ; CRICM-UPMC/UMRS 975 ; EA-4438, Université de Strasbourg ; Université de Limoges), international (Universidade Federal de São Paulo, Brazil ; Washington University, USA ; Radboud University, Nederland) et industriel.

• 2) GAGs et cellules souches (Contact : Patricia Albanese-Uzan)

L’équipe de Mme Patricia Albanese-Uzan étudie les mécanismes par lesquels les GAGs naturels, et leurs mimétiques de synthèse, régulent les propriétés de cellules souches dans le contexte physiologique de leur niche mais également dans des contextes pathologiques. L’objectif principal de cet axe de recherche est de développer de nouveaux produits de thérapies cellulaires, optimisés par des GAGs comme agents de thérapie matricielle, permettant ainsi à ces cellules d’évoluer dans un environnement propice à leur développement et leur survie. Ces produits, à fort potentiel de valorisation, sont testés dans différents modèles de régénération tissulaire chez le rongeur (domaines de l’ostéogenèse et du cardiovasculaire) et développés dans notre laboratoire ou au travers de collaborations académiques (INSERM U972, U698, CTSA, EFS IdF, Institut de Myologie) et industrielles (OTR3, Ceraver, ABCell BIO).

• 3) GAGs, stress et mort cellulaire (Contact : Christophe Morin)

L’implication des GAGs dans des processus intracellulaires en général, n’est de nos jours que très peu documentée. Bien qu’ils soient présents au niveau de l’appareil de Golgi (pendant leur biosynthèse) ou dans les lysosomes (lors de leur dégradation), leur présence dans le cytosol comme molécules fonctionnelles est discutée, notamment lors de périodes de stress cellulaire. Dans ce contexte nous avons récemment montré que les GAGs et leurs mimétiques étaient capables de réguler la mort cellulaire en agissant sur la voie mitochondriale (intrinsèque) de l’apoptose. Le lysosome, et plus particulièrement une protéase lysosomiale, la "cathepsine D, sont apparus comme des partenaires essentiels des GAGs dans ces processus. Le sujet développé par M. Christophe Morin vise à comprendre l’implication de GAGs dans la régulation du stress cellulaire et de l’apoptose, phénomènes qui dans certains cas pourraient être étroitement associés à d’autres événements biologiques rencontrés dans différentes pathologies neurodégénératives, comme les dysfonctionnements mitochondriaux ou du lysosome, ou encore dans l’accumulation anormale de protéines (α-synucléine). L’utilisation d’un modèle cellulaire spécifique et bien caractérisé nous permet actuellement d’aborder l’étude des mécanismes fondamentaux de la régulation par les GAGs de ces processus biologiques, et aussi de proposer des approches pharmacologiques ou toxicologiques originales (ESO, ICMPE - UPEC Thiais).

• 4) GAGs, cicatrisation et tumeurs (Contact : Dulce Papy-Garcia)

Cette thématique vise à identifier et étudier les modifications structurelles et fonctionnelles des HS et CS pendant les processus de cicatrisation tissulaire, notamment dans la peau, mais également dans ceux en relation avec la croissance tumorale. Ainsi, depuis plusieurs années nous utilisons un modèle de cicatrisation cutanée d’ulcères nécrotiques chez la souris, afin d’étudier les rôles biologiques des différentes espèces de GAGs produites au cours de ces processus, et d’évaluer l’effet d’agents pharmacologiques sur la vitesse de cicatrisation. Concernant le processus tumoral, nous travaillons sur l’identification de séquences d’HS possédant des effets particuliers sur les propriétés des cellules cancéreuses. Nous utilisons des modèles de greffe ectopique de tumeurs chez des souris immuno-déficientes.

• 5) Valorisation de nos recherches.

En association étroite avec un partenaire industriel (Société OTR3), nous développons des outils chimiques non seulement afin de répondre à des questions biologiques spécifiques mais également afin de proposer de nouvelles stratégies thérapeutiques dans les domaines de la régénération tissulaire et de la neuro-protection. Dans ce contexte, notre objectif est de synthétiser des mimétiques des GAGs par voie chimique et d’étudier leurs effets comme agents pharmacologiques. En parallèle, nous travaillons sur l’application de la Technologie d’Impression Moléculaire pour la reconnaissance de fractions spécifiques de HS. Nos travaux dans les domaines thérapeutiques sont valorisés par des collaborations avec le milieu industriel.

« Au delà de la Recherche » - Projet Pédagogique :

L’implication de notre équipe dans ces domaines des Glycosciences est largement reconnue au niveau international. Grâce à un réseau scientifique de grande portée, nous apportons une valorisation académique à nos recherches. Ainsi, notre équipe est le principal organisateur à l’origine d’un programme intensif unique, permettant le rassemblement des plus grands spécialistes internationaux dans le domaine de Glycosciences, afin de former des doctorants, post-doctorants et de jeunes scientifiques provenant de plusieurs Universités et équipes de recherche européennes. En 2011 nous avons lancée la deuxième édition (http://www.ip-proteoglycan.eu/) de cet événement. Ce programme, construit dans un environnement favorisant des échanges scientifiques, techniques et culturels, permet de répondre à de nouveaux besoins d’interactions scientifiques et de formations portant sur l’implication des composés glycaniques dans le domaine biomédical.

Principales collaborations :

Didier LETOURNEUR, Inserm U698, CHU Bichat. Paris, France ; Rita RAISMAN-VOZARI, CRICM UPMC, INSERM U289, Hôpital de la Salpêtrière, Paris, France ; Jean Jacques LATAILLADE, Centre de Transfusion Sanguine des Armées (CTSA), Clamart, France ; Guy MENSAH-NYAGAN, U. Physiopathologie et Médecine Translationnelle, Université de Strasbourg, France ; Joao VILLARES, Universidade Federal de São Paulo, Brazil ; Nadia SOUSSI-YANICOSTAS, CRICM-UPMC/INSERM UMRS 975, CNRS UMR7225, France ; Jacques PENELLE, ICMPE CNRS UPEC, Thiais, France ; Thierry MARTENS, ESO, ICMPE CNRS UPEC. Thiais, France ; Hélène ROUARD, CHEVALLIER Nathalie, EA 3952, EFS Ile de France. Créteil, France ; Toin VAN KUPPEVELT, Radboud University Nijmegen Medical Centre, Nederland ; Jean-Louis SAFFAR, Université Paris Descartes. Montrouge, France ; Rosana CHEHIN, INSIBIO, Universidad Nacional de Tucumán, Tucumán Argentine ; Georges UZAN, INSERM U972, Villejuif, France ; Josiane COURTOIS, Emmanuel PETIT, LPMV, Université de Picardie Jules Verne IUT, Amiens, France ; Marc DIAMON, Washington University School of Medicine, USA ; Jean-Philippe DELYS, CEA Fontenay-aux-Roses, France ; François GALLET, UMR 1061 INRA, Université de Limoges, France ; José KOVENSKY, Anne WADOUACHI, UMR 6219, Université de Picardie Jules Verne, Amiens, France ; Société OTR3, Paris, France ; Société ABCellBio, Paris, France ; Société SYNTH-INNOVE, Paris, France.

Hespel, A., Mejdoubi-Charef, N., Yous, S., Courty, J., Papy-Garcia, D. and Charef, S., (2011). Interactions of bexarotene (LGD1069, Targretin) with the coagulation system. Cancer Chemother Pharmacol. [Abstract].

Ikeda, Y., Charef, S., Ouidja, M.O., Barbier-Chassefiere, V., Sineriz, F., Duchesnay, A., Narasimprakash, H., Martelly, I., Kern, P., Barritault, D., Petit, E. and Papy-Garcia, D., (2011). Synthesis and biological activities of a library of glycosaminoglycans mimetic oligosaccharides. Biomaterials, 32 (3):769-776. [Abstract].

Papy-Garcia, D., Morin, C., Huynh, M.B., Sineriz, F., Sissoeff, L., Sepulveda-Diaz, J.E. and Raisman-Vozari, R., (2011). Glycosaminoglycans, Protein Aggregation and Neurodegeneration. Curr Protein Pept Sci. [Abstract].

Zakine, G., Barbier, V., Garcia-Filipe, S., Luboinski, J., Papy-Garcia, D., Chachques, J.C., Carpentier, A. and Barritault, D., (2011). Matrix therapy with RGTA OTR4120 improves healing time and quality in hairless rats with deep second-degree burns. Plast Reconstr Surg, 127 (2):541-550 [Abstract].

Charef, S., Papy-Garcia, D. and Courty, J., (2010). Absorption and tissue distribution of a novel carboxymethyldextran after oral administration. Biomed Pharmacother, 64 (9):627-632 [Abstract].

Charef, S., Tulliez, M., Esmilaire, L., Courty, J. and Papy-Garcia, D., (2010). Toxicological evaluation of RGTA OTR4120, a heparan sulfate mimetic. Food Chem Toxicol, 48 (7):1965-1968 [Abstract].

Martelly, I., Singabraya, D., Vandebrouck, A., Papy-Garcia, D., Cognard, C., Raymond, G., Guillet-Deniau, I., Courty, J. and Constantin, B., (2010). Glycosaminoglycan mimetics trigger IP3-dependent intracellular calcium release in myoblasts. Matrix Biol, 29 (4):317-329 [Abstract].

Albanese, P., Caruelle, D., Frescaline, G., Delbe, J., Petit-Cocault, L., Huet, E., Charnaux, N., Uzan, G., Papy-Garcia, D. and Courty, J., (2009). Glycosaminoglycan mimetics-induced mobilization of hematopoietic progenitors and stem cells into mouse peripheral blood: structure/function insights. Exp Hematol, 37 (9):1072-1083 [Abstract].

Barbier-Chassefiere, V., Garcia-Filipe, S., Yue, X.L., Kerros, M.E., Petit, E., Kern, P., Saffar, J.L., Papy-Garcia, D., Caruelle, J.P. and Barritault, D., (2009). Matrix therapy in regenerative medicine, a new approach to chronic wound healing. J Biomed Mater Res A, 90 (3):641-647 [Abstract].

Friand, V., Haddad, O., Papy-Garcia, D., Hlawaty, H., Vassy, R., Hamma-Kourbali, Y., Perret, G.Y., Courty, J., Baleux, F., Oudar, O., Gattegno, L., Sutton, A. and Charnaux, N., (2009). Glycosaminoglycan mimetics inhibit SDF-1/CXCL12-mediated migration and invasion of human hepatoma cells. Glycobiology, 19 (12):1511-1524 [PDF].

Yue, X.L., Lehri, S., Li, P., Barbier-Chassefiere, V., Petit, E., Huang, Q.F., Albanese, P., Barritault, D., Caruelle, J.P., Papy-Garcia, D. and Morin, C., (2009). Insights on a new path of pre-mitochondrial apoptosis regulation by a glycosaminoglycan mimetic. Cell Death Differ, 16 (5):770-781 [PDF].