Approche multi-spécifique du stress...

Projets fédérateurs de OUEST-genopole®

« Génome, adaptation et environnement »

Approche multi-spécifique du stress oxydatif

Projet « Génome, adaptation et environnement »

QU’EST- CE QUE LE STRESS ?

Concept formulé durant la 1ère moitié du 20ième siécle par W.B Cannon (réponse de combat ou de fuite) et H.A. Seyle (Syndrome Général d’Adaptation)

« le stress est une stimulation ponctuelle, agressive ou non, qui déclenche un ensemble de réactions non spécifique de l'organisme impliquant des réponses neuronales, neuroendocrines, métaboliques, physiologiques et comportementales »

IMPORTANCE DES ETUDES SUR LE STRESS ?

• augmentation du nombre de disciplines biologiques étudiant le stress

• reconnaissance du concept de stress à tous les niveaux d’organisation, du niveau moléculaire jusqu’à ses effets sur les écosystèmes

• l’évolution des mécanismes physiologiques relatifs au stress s’étale sur plus de 400 millions d’années


RELATION STRESS-ENVIRONNEMENT ?

GENE

STRESS

Régulation de gènesDommages à l’ADNProtéines de stress

HoméostasieViabilité

FécondationCroissancePathologies

Perte d’adaptabilité par diminution de

la variabilité génétique

Disparition d’espèces


PROBLEMES LIES AUX ETUDES SUR LE STRESS ?•Inconsistance du stress : réponse spécifique/non spécifique:

* nature du stress: Métaux lourds, contaminants de l’environnement et de l’alimentation : pesticides, hydrocarbures, amines hétérocycliques aromatiques, salinité, température, dessication, hypoxie-hyperoxie, choc septique, transplantation d’organes, rayonnements, infections bactériennes, champignons, pathologies (cancer, obésité, diabètes),

* intensité et durée du stress

* Caractère adaptatif/non adaptatif de l’état de stress

* plasticité phénotypique : modifications morphologiques, physiologiques ou comportementales permettant aux organismes d’anticiper les changements environnementaux et de réduire le potentiel de stress consécutif à ces changements

* stades de vie : expression de plusieurs stades phénotypiques à partir d’un seul phénotype dans un environnement oscillant de manière prévisible, maximisant les performances de l’organisme durant sa vie (reproduction, larve-juvénile-adulte, été-hiver,…)

* Fonction paradoxale de certaines molécules impliquées dans la réponse au stress

Fonctions multiples de certaines protéines ou autres molécules

Projet « Génome, adaptation et environnement »REPONSE DES ORGANISMES AU STRESS

régulation

Etat de santé

maladie

santé

incurable

curable

stress

santé

État physiologique

homéostasiecompensation

résistancenon réversible

Charge en produit


PROJET

« Génome, adaptation et environnement »Approche multi-spécifique du stress oxydatif

Un projet « fédérateur » et « intégrateur »

Modèles biologiquesApproches techniques

Time

Gène X

http://fr.wikipedia.org/wiki/Image:Vitruvian.jpg


POURQUOI LE STRESS OXYDATIF ?Stress « fédérateur » au niveau des problématiques de

recherche des équipes de Génopôle Ouest

Définition:

On parle de "stress oxydatif" lorsque la balance entre la production des radicaux libres et leur destruction physiologique est positive, c'est-à-dire en présence d'un excès de radicaux libres (anion superoxyde (O2 -), le radical hydroxyl (OH-) et l’oxyde d’azote NO) et autres molécules (peroxynitrite (NO3 -), peroxyde d’hydrogène (H2O2).

Origines multiples:

* Lié à l’homéostasie: fonctionnement de la chaîne respiratoire,photosynthétique, production de NO par les neurones, les cellules endothéliales ou les macrophages, oxydation lors des cycles redox, le vieillissement.

* Provoqué par de nombreux autres « stress »: directement induit ou effet secondaire


PRINCIPAUX STRESS ETUDIES(au sein du réseau Stress)

• Métaux lourds• Xénobiotiques

pesticideshydrocarburesamines hétérocycliques aromatiques…

• Salinité• Température• Dessication• Hypoxie-hyperoxie

• Choc septique, transplantation d’organes, • Rayonnements• Infections bactériennes, champignons• Pathologies: cancer, obésité, diabètes

Tous convergent vers une production

de radicaux libres


OBJECTIFS PRINCIPAUX DU PROJET

* Etude des effets du stress au niveau cellulaire et moléculaire chez les organismes: cas particulier du stress oxydant.

* Développement de biomarqueurs d’exposition et d’effets associés: outils de diagnostique

* Approche comparative et évolutive entre modèles biologiques de la réponse au stress: une réponse universelle?


OBJECTIFS PRINCIPAUX

* Mettre en relation les différentes équipes travaillant sur le stress afin de partager :

des connaissances

des avancées technologiques

des approches méthodologiques

des modèles biologiques

et de développer:

des axes de recherche communs

des outils communs (au travers des

plateformes)


ARCHITECTURE DU PROJET

BIOLOGIE FONCTIONNELLE

TRANSCRIPTOMIE:Régulation de

l’expression des gènes PHYSIOLOGIE:* activité d ’enzymes* dosages des ROS

* Couplagesgénotype/phénotype

(polymorphisme d’expression ou de séquence)

* croissance* état immunitaire* détoxication

Etude des convergences des réponses à une échelle évolutive large (de la bactérie à l’homme)

Gradient et nature du stress oxydant

http://fr.wikipedia.org/wiki/Image:Vitruvian.jpg

Projet « Génome, adaptation et environnement »RESULTATS ATTENDUS

Approche transcriptomique multi spécifique de la réponse au stress oxydant

vertébrés

invertébrésbactéries

plantes

X R

n

a

y

Analyses des profils transcriptomiques

recherche des gènes communs

entre les espèces pour un même stress

Pathways métaboliques et physiologiques communs ou

spécifiques régulés


Approche transcriptomique multi-stress au sein d’une même espèce et/ou entre espèces

Infectionspathologies

xénobiotiqueshypoxie

Stress biotiques

X R

n

a

y

Identification des différentesvoies de régulation et de

détoxication du stressoxydatif

Analyses des profils transcriptomiques: recherche

des gènes communs ou spécifiques de plusieurs stres

Stress abiotiques


Développement de « Gene Network » (inter-stress et inter-spécifique)

Gène A

Gène D

Gène J

Gène E

Gène K

Gène G

Gène H

Gène F

Gène C

Gène LGène I

Gène B


Etude des relations (inter-stress et inter-spécifique)

* nature/intensité du stress – effet oxydant

* expression de gène activité des protéines

dosage des dommages cellulaires

Standardisation et calibration des paramètres (biomarqueurs) mesurés chez les différentes espèces

Etude des réponses différentielles selon les organes et les stades de développement des espèces


EQUIPES IMPLIQUEES DANS LE PROJET

Les 3 pôles MER – AGRO - SANTEUMR CNRS 6026, UMR CNRS 6061, UPRES 3891, UMR SENAH (INRA),Inserm U694 ,UMR 7144, UMR 7139, UMR 6539, UMR PaVé, INRA/INH/Université d’Angers, UMR 6553, UMR INRA-Agrocampus Rennes APBV , UMR INRA-Agrocampus Rennes Bio3P, INSERM U620, INSERM U522, INRA SCRIBE, UMR INRA, UMR Ecobio 6553, UPRES EA « substances lichéniques et photoprotection

Les plateformes Ouest-GénopôleRennes, Nantes et Roscoff

Une volonté:

Approche comparée (modèle biologique – méthodologique) afin de mieux comprendre un phénomène complexe à différents niveaux biologiques

Projet « Génome, adaptation et environnement »Principaux projets intégrés

Projet rennais fédéré animé par Carlos Blanco, Marie-Dominique Galibert, Odile Sergent intégrant 15 projets des laboratoires: UPRES 3891, UMR6061 CNRS-UR1, UMR6026 CNRS-UR1, INSERM U620, INSERM U522, INRA SCRIBE, UMR INRA-AgroCampus APBV, UMR INRA-AgroCampus Bio3P, UMR Ecobio 6553, UPRES EA « substances lichéniques et photoprotection

Projet 1: Mécanismes Moléculaires et Cellulaires d'Activation de Voies de Signalisation et de l'Expression de Gènes Résultant D’un Stress Oxydant Dommageable pour la Cellule

transcriptomique, protéomique, métabolomique, imagerie, microscopie, dosage des ROS

Elodie Merlot UMR SENAH, INRA

Projet 2: Conséquences du stress pendant la gestation de la truie sur l’immunité des porcelets

transcriptomique, paramètres physiologiques, dosage des ROS

Yves Malthièry et Gilles Simard, Inserm U694

Projet 3: Régulation de la fonction mitochondriale par la dexaméthasone et la restriction calorique

génomique et biologie fonctionnelle


Arnaud Tanguy, Didier Jollivet, Franck Zal UMR 7144

Projet 4: Adaptation des espèces hydrothermales (bivalves et annélides) au stress oxydatif)

transcriptomique, activité enzymatique, génétique de population, polymorphisme adaptatif

Dario Moraga, UMR 6539

Projet 5: Réponse au stress oxydatif chez l’huître Crassostrea gigas en environnement variable : expression et activité d’enzymes antioxydantes

transcriptomique, activité enzymatique, dosage des ROS

Philippe Vernon , UMR 6553

Projet 6: Etude des adaptations au froid par le séquençage de génomes exprimés d'organismes eucaryotes endémiques subantarctiques

Transcriptomie comparée, expression de gènes


Marie-Noelle Brisset , UMR PaVé, INRA/INH/Université d’Angers

Projet 7: Etude d’un stress biotique : l’interaction Erwinia amylovora / Pommier (feu bactérien)

Transcriptomie, activité enzymatique

Ivan Couée , UMR 6553

Projet 8: Réponses des plantes aux stress xénobiotique et oxydant : analyse transcriptomique et biochimique des mécanismes de tolérance et de remédiation inductibles par les sucres solubles

Transcriptomie

Projet 9: Etude des glutathion S-transférases chez les algues brunes. Approches intégrées des mécanismes moléculaires de la tolérance au cuivre chez les algues brunes

Génomique fonctionelle, transcriptomie, expression hétérologue, protéomique

Thierry Tonon et Philippe Potin , UMR 6553

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