Dr Thierry Rabilloud, DR2 CNRS, HDR Laboratoire Chimie et Biologie des Métaux 17 avenue des Martyrs 38 054 Grenoble cedex 9 Tel. : 04 38 78 32 12 Fax : 04 38 78 44 99

 ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​Thème « macrophages et nanoparticules »
Thierry Rabilloud, Directeur de recherche CNRS, HDR
Bastien Dalzon, Ingénieur de recherche CNRS
Véronique Collin-Faure, Ingénieure-Chercheure CEA
Marie Lorvellec, Étudiante en thèse UGA
Marianne Vitipon, Étudiante en thèse CNRS

 ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​Thème « bactéries et nanoparticules »
Cécile Lelong, Chercheure CEA, HDR
Elisabeth Darrouzet, Chercheure CEA
Sylvie Luche, Technicienne UGA

 ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​Thème « inflammation radio-induite »
Serge Candéias, Chercheur CEA, HDR
Isabelle Testard, Chercheure CEA
Elisabeth Chartier-Garcia, Assistante Ingénieure CNRS
Clément Rouichi, Étudiant en thèse UGA

L'équipe développe trois thèmes de recherche interconnectés. Le projet pivot est consacré à la réponse des cellules myéloïdes aux nanoparticules et aux ions métalliques, et une part de l'activité de recherche est aussi consacrée à l'amélioration de l'analyse protéomique. Un autre projet, relié au précédent par les technologies utilisées et par la dimension de toxicologie des nanoparticules, étudie les réponses de la bactérie B. subtilis aux nanoparticules et aux ions métalliques. Enfin, le dernier thème, relié au thème pivot par le système des macrophages et par l'étude de l'inflammation, étudie l'activation et la fonction des macrophages dans l'inflammation induite par les radiations ionisantes en utilisant plusieurs modèles cellulaires.


Thème général et bases du projet de recherche

Une partie importante de l'équipe étudie la réponse des cellules aux ions et nanoparticules métalliques. Pour le thème centré sur les macrophages, il y a en effet un lien très clair entre certaines pathologies et la phagocytose de (nano)particules toxiques par les cellules myéloïdes, par exemple dans l'asbestose et la silicose, et ce lien est fortement suspecté pour les effets de la fumée de cigarette et pour les particules diesel.
De fait, c'est le rôle des phagocytes professionnels (par exemple les macrophages) qui est mis en avant. Quand ces cellules phagocytent des particules, elles essaient de les dégrader dans leurs lysosomes, ce qui peut conduire à libérer des éléments toxiques, par exemple des ions métalliques dans le cas de nanoparticules métalliques. En plus de cet effet toxique primaire, la phagocytose peut aussi conduire à la production de nombreux médiateurs solubles, dont des cytokines pro-inflammatoires. Or s'il est connu qu'une inflammation chronique est impliquée dans plusieurs pathologies, le spectre des molécules produites par les macrophages en réaction à une phagocytose est encore imparfaitement connu.
Il est donc particulièrement intéressant de mieux connaître la réponse des cellules myéloïdes, et en particulier des macrophages, aux particules, et en particulier aux nanoparticules métalliques, mais aussi aux ions métalliques associés. Le but de notre projet est d'aller au delà de la simple description des effets toxiques, et vise à fournir des mécanismes moléculaires pour une meilleure compréhension des effets des particules et des ions.
Ce type de recherche est habituellement mené via des approches classiques utilisant des cibles connues, et notre projet fera aussi appel à ce type de recherche. En revanche, nous pensons que des approches à large spectre comme l'approche protéomique sont utiles dans ce type de recherche, et nous utiliserons aussi intensivement ces approches.
Ces approches mixtes sont aussi déclinées pour le thème de recherche étudiant la réponse de la bactérie Bacillus subtilis aux nanoparticules métalliques, cette bactérie majeure du sol ayant un rôle écotoxicologique évident.
Enfin, le thème sur l'inflammation radio-induite vise lui aussi à étudier le rôle des médiateurs solubles, dont les cytokines, dans un contexte d'inflammation stérile différent de celui induit par les nanoparticules, mais où les cellules myéloïdes jouent probablement aussi un rôle important. Ce thème s'intéresse également plus en détail à certains des mécanismes moléculaires présidant à la production des médiateurs solubles de l'inflammation et à leurs effets.

Actions de recherche

 ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​Étude protéomique des effets des métaux sur les cellules

Dans cette partie du projet, nous étudions par analyse protéomique les effets des ions et nanoparticules métalliques sur les cellules myéloïdes ou sur les bactéries.
Pour ce faire, nous utilisons une stratégie par étapes. Nous réalisons tout d'abord une analyse protéomique comparative d'extraits cellulaires totaux, ce qui nous permet d'avoir accès aux réponses aux stress mises en jeu par les cellules. Selon les contextes d'études et les mécanismes moléculaires mis en jeu, d'autres analyses protéomiques (sécrétome, analyse de métalloprotéomique par chromatographie d'affinité) peuvent alors être réalisées.

 ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​Études ciblées

Même si l'analyse protéomique offre des possibilités d'étude à très large spectre, ses besoins en termes de quantité de matériel biologique et ses limites dans l'analyse des protéines minoritaires en font un outil peu adapté pour l'analyse détaillée de phénomènes précis. C'est pourquoi nous menons des études ciblées en parallèle de nos études protéomiques. Ces études peuvent aussi bien se focaliser sur des molécules précises (par exemple cytokines, inflammasome) que sur des fonctions classiques du macrophage (par exemple phagocytose ou production de NO) ou encore venir en validation des pistes moléculaires soulevées par l'analyse protéomique. Ces études utilisent aussi bien la biochimie que la cytométrie en flux ou encore la qRT-PCR. A titre d'exemple, nos travaux récents sur les nanoparticules d'oxyde de cuivre nous ont conduit à nous intéresser aux protéines mitochondriales ainsi qu'à la synthèse de glutathion (Triboulet et al., Molecular and Cellular Proteomics, 2013).

Technologies pour l'analyse protéomique

Notre équipe est aussi reconnue pour ses travaux visant à améliorer les performances de l'outil protéomique, tout spécialement en ce qui concerne les méthodes de séparation des protéines.
Nous pensons que l'analyse protéomique doit continuer à s'intéresser aux protéines entières avec leur cortège de modifications post-traductionnelles, et ne peut pas seulement se réduire à l'étude des peptides issus de la digestion des protéines, du fait de la perte de la connaissance de la filiation précise entre les différentes formes protéiques et les peptides qui en découlent. Comme le montre notre production scientifique, nos travaux dans le domaine portent aussi bien sur la solubilisation des protéines que sur les méthodes électrophorétiques sensu stricto, mais aussi sur les méthodes de détection des protéines après électrophorèse ou encore des méthodes dédiées à des classes particulières de protéines.

Insertion dans le contexte national et international

Notre équipe est insérée dans plusieurs réseaux et initiatives nationales et internationales dont relèvent ses thèmes de recherche, comme le Labex national SERENADE (étude des nanoparticules) ou le réseau européen DOREMI (étude des faibles doses d'irradiation).