Stress Oxydant

Animateurs

Marie-Dominique GALIBERT (UMR 6290), Sophie LANGOUËT (Irset), Isabelle LEGUEN (Inra LPGP), Odile SERGENT (Irset)

Présentation

L'effet prooxydant des espèces activées de l'oxygène (ROS: reactive oxygen species) peut avoir des conséquences variées, parfois opposées dans la cellule et les organismes. Ainsi, les ROS peuvent activer certaines voies de signalisation sans nécessairement déclencher de dommages. Cette signalisation redox peut représenter une voie de survie, de prolifération ou de cytoprotection à l'égard de différents stress. Cependant, dans certaines conditions, les capacités de réponse et de détoxification de la cellule se trouvent dépassées et la cellule est en situation de déséquilibre de la balance des facteurs prooxydants-systèmes antioxydants en faveur d'un état général pro-oxydant favorisant les dommages oxydatifs de l'ensemble des biomolécules. Ces dommages peuvent conduire à une génotoxicité et/ou la mort cellulaire.

Notre projet commun vise à préciser les conditions moléculaires et cellulaires d'activation de voies de signalisation et de l'expression de gènes résultant en un stress oxydant dommageable. L'intérêt de notre fédération réside dans
•    le large panel de modèles dont nous disposons. Il couvre l'ensemble du monde vivant (modèles animaux et humains, végétaux supérieurs, cellules procaryotes et eucaryotes pathologiques ou non)
•    la variété des systèmes d'induction du stress oxydant : xénobiotiques, surcharge en fer, ischémie-reperfusion liée au choc septique ou à la transplantation d'organe, ultraviolets, stress osmotiques, infections par les bactéries ou les champignons.

 

Objectifs

Notre objectif est donc de comprendre le rôle du stress oxydant dans différents organismes soumis à des contraintes variables afin d'en tirer un schéma général. Pour cela, les équipes souhaitent travailler de manière fédérée afin de pouvoir partager à la fois les acquis intellectuels et méthodologiques. Une réponse générale ne peut être obtenue qu'en comparant un grand nombre de modèles. Ainsi, tous les domaines de la biologie sont concernés, ainsi que l'illustre la diversité thématique des équipes participantes (environnement, productions agricoles, biologie cellulaire et recherche thérapeutique).

Principaux projets collaboratifs

•    Phase d'adaptation au stress oxydant. (UMR118 APBV, UMR6290, IRSET, Inserm U991, Inra LPGP).

Elle consiste en une expression de systèmes antioxydants et une modification du métabolisme afin que les cellules supportent le stress. Elle est étudiée par la capacité des bactéries, végétaux et cellules eucaryotes d'origines végétale et animale à résister au stress oxydant provoqué par des agressions d'origine environnementales ou chimiques. Chez les bactéries, l'identification des protéines régulatrices et des gènes cibles se base sur la combinaison de génomique prédictive et d'analyse globale par transcriptomique. Chez les végétaux et les cellules d'origine animale comme les hépatocytes et les épithéliums branchiaux de truite, cette phase d'adaptation est également corrélée aux modifications du métabolisme. Dans les cellules eucaryotes d'origine animale, nous étudions plus précisément la modulation d'enzymes de défense antioxydantes et les modifications post-transcriptionnelles de facteurs de transcription. Une étape importante consiste à essayer de comprendre pourquoi la production des ROS peut également, dans certaines circonstances, participer à la résistance vis-à-vis de la mort cellulaire par apoptose et plutôt favoriser la prolifération.


•    Phase de modification des voies de signalisation conduisant au stress oxydant dommageable. (UMR6290, IRSET, Inserm U991, Inra LPGP).

La deuxième phase d'altération et/ou activation de voies de signalisation, conduisant à la production de ROS et au dépassement des capacités de détoxification, est envisagée en suivant les altérations du métabolisme chez les végétaux et les cellules eucaryotes d'origine animale. Dans ces dernières, la participation de certaines voies de signalisation est plus particulièrement explorée : - les voies des MAP-kinases, c-junN-terminal kinase (JNK), p38 kinase et apoptosis signal regulating kinase 1 (ASK1), - la voie wnt-βcaténine, - les modifications post-transcriptionnelles, - les voies de signalisation impliquant les radeaux lipidiques et les modifications structurales des membranes, - les voies de signalisation impliquant l'échangeur Na+/H+ (NHE1), - la voie de signalisation impliquant la sphyngomyélinase acide (ASM) et les voies d'activation de la NADPH oxydase.

Méthodes et projets

Les méthodes envisagées s'appuient largement sur l'utilisation de plates-formes Biogenouest et/ou Biosit existantes : transcriptomique, protéomique, imagerie, microscopie et cytométrie de flux. En outre, nous souhaitons développer, au sein de la communauté scientifique rennaise, des méthodes communes d'analyse du stress oxydant. Une demande commune de BQR a été fédérée pour l'achat d'un cytomètre de flux et d'un lecteur de microplaques par spectrofluorimétrie. Cette demande a été accordée en 2006.

Notre réflexion est coordonnée avec le projet d'animation soutenu par Biogenouest pour mettre en place un réseau STRESS. Cette animation consiste en l'organisation de réunions, de colloques thématiques et d'ateliers pratiques permettant d'associer d'autres équipes au projet (l'UMR CNRS Ecobio 6553, l'UMR INRA, ou encore l'UPRES EA "Substances lichéniques et photoprotection") ainsi qu'un autre IFR (IFR CAREN). Cette réflexion a abouti à la création de trois groupes de travail : Altérations de l’ADN, Stress et lipides et Métabolismes et stress.

Une analyse comparée des résultats obtenus permettra d'évaluer la conservation inter-espèces des mécanismes impliqués et de proposer des schémas généraux ou particuliers. Ainsi, il sera possible :
•    d'établir des tests in vitro innovants pour évaluer de manière générale le stress oxydant
•    de développer de nouveaux outils capables de moduler le stress oxydant et ses impacts
•    de valoriser des substances d'origine naturelle pour leurs propriétés antioxydantes

L'ensemble de ces activités pourra faire l'objet d'un transfert de technologie vers l'industrie et permettra la valorisation, pour leur qualité nutritionnelle, de nouveaux produits d'origine agroalimentaire.