Catégorie d'actualités : Publications marquantes

Cancer du sein : vers un diagnostic précoce par imagerie

Imager in vivo des tumeurs métastatiques du cancer du sein à des stades très précoces est en passe de devenir possible. Une équipe de chimistes et biologistes du Centre de biophysique moléculaire (CNRS) a en effet mis au point une nouvelle sonde d’imagerie par résonance magnétique (IRM) qui présente une affinité sélective pour un biomarqueur émergent du cancer métastatique du sein : la Nétrine-1.

En savoir plus sur le site de Cnrs Chimie.

L'article est signalé dans News.dayFR

Référence
Peptide-Conjugated MRI Probe Targeted to Netrin-1, a Novel Metastatic Breast Cancer Biomarker
Clémentine Moreau, Tea Lukačević, Agnès Pallier, Julien Sobilo, Samia Aci-Sèche, Norbert Garnier, Sandra Même, Éva Tóth & Sara Lacerda
Bioconjugate Chemistry 2024
https://doi.org/10.1021/acs.bioconjchem.3c00558

Observer in vivo le travail des enzymes grâce à des sondes moléculaires à base de terres rares

Des scientifiques du CNRS, au Centre de biophysique moléculaire (CBM) d’Orléans et à l'Institut de chimie des substances naturelles (CNRS/Université Paris-Saclay), ont conçu des sondes luminescentes. Elles sont à base de complexes de lanthanides (Ln), une série de métaux qui fait partie des terres rares et dont les ions trivalents Ln3+ sont luminescents. La particularité de ces sondes est que l’activité de certaines enzymes peut en modifier la luminescence dans le proche infra-rouge ainsi que le signal observé à l’IRM. Ces sondes permettent de suivre l’activité catalytique d’une enzyme avec une molécule unique au moyen de plusieurs techniques d’imagerie complémentaires : l’IRM et l’optique proche-infrarouge. Essentielle pour une détection non-ambiguë d’un phénomène biologique, cette double imagerie avec une seule molécule évite les biais dus à l’utilisation d’agents d’imagerie chimiquement différents pour chaque technique d’imagerie.

Cette étude, parue dans la revue Angewandte Chemie International Edition, ouvre la voie vers de nouvelles stratégies de diagnostic non invasif.

Ces travaux ont été signalés sur le site de Cnrs Chimie

Référence de l'article
Lanthanide-Based Probes for Imaging Detection of Enzyme Activities by NIR Luminescence, T1- and ParaCEST MRI
Rémy Jouclas, Sophie Laine, Svetlana V. Eliseeva, Jérémie Mandel, Frédéric Szeremeta, Pascal Retailleau, Jiefang He, Jean-Francois Gallard, Agnès Pallier, Célia S. Bonnet, Stéphane Petoud, Philippe Durand & Éva Tóth
Angew. Chem. Int. Ed. 2024
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202317728

L’étude des fossiles terrestres dans les roches anciennes : une approche essentielle pour identifier d’éventuels indices de vie sur Mars

Le rover Perseverance de la NASA explore activement le cratère Jezero, analysant des roches volcaniques et sédimentaires du fond du cratère et des dépôts deltaïques. Les échantillons de roches récupérés lors de la mission de retour d’échantillons de Mars (MSR), prévue dans les années 2030, permettront des études plus approfondies en laboratoire.

Certains échantillons pourraient contenir des traces d’une vie martienne ancienne, difficiles à détecter en raison de leur simplicité morphologique et d’expressions géochimiques subtiles. En utilisant les sédiments volcaniques du chert de Kitty’s Gap, âgés de 3,45 milliards d’années (Pilbara, Australie), et les traces de vie supposées qu’ils contiennent comme analogues les chercheurs détaillent les étapes nécessaires pour démontrer leur syngénicité et leur biogénicité. De nombreuses méthodes analytiques ont été utilisées à plusieurs échelles, telles que les microscopies optique et électronique, la spectroscopie Raman, la spectroscopie de fluorescence des rayons X et la spectrométrie de masse. Des analyses sédimentologiques, pétrologiques, minéralogiques et géochimiques des sédiments ont documenté un dépôt d’environnement côtier, compatible avec le développement d’une vie microbienne. Des analyses morphologiques, élémentaires et moléculaires de la matière carbonée associée à de potentiels restes fossiles ont montré un enrichissement en métaux traces bioessentiels (V, Cr, Fe, Co, etc.) ainsi que des molécules aromatiques et aliphatiques colocalisées avec cette matière carbonée. Cette étude illustre le protocole analytique nécessaire pour optimiser la détection de traces de vie fossiles dans les roches martiennes.

Ces travaux sont signalés sur le site de CNRS Chimie

Référence
Multi-Technique Characterization of 3.45 Ga Microfossils on Earth: A Key Approach to Detect Possible Traces of Life in Returned Samples from Mars
Laura Clodoré, Frédéric Foucher, Keyron Hickman-Lewis, Stéphanie Sorieul, Jean Jouve, Matthieu Réfrégiers, Guillaume Collet, Stéphane Petoud, Bernard Gratuze, Frances Westall
Astrobiology 2024
http://doi.org/10.1089/ast.2023.0089

Complexes de lanthanide pour la détection d’une activité enzymatique en imagerie optique proche-infrarouge et IRM : la nature du lanthanide coordiné au ligand détermine la modalité d’imagerie

La visualisation des enzymes actives dans un organisme vivant est d’une importance primordiale en biologie.

Dans le cadre d'un effort collaboratif entre le Centre de Biophysique Moléculaire (CBM) d’Orléans et l'Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN) de Gif sur Yvette, les chercheurs des équipes "Complexes métalliques et IRM" et "Composés luminescents de lanthanides, spectroscopie et bioimagerie optique" ont conçu des complexes de lanthanides (Ln3+) dont la structure est modifiée par l’activité catalytique d’une enzyme, induisant une variation de son signal de luminescence NIR, ainsi que ceux observés en IRM-CEST et en IRM-T1, en fonction de la nature du Ln3+ utilisé. Plus spécifiquement, ils ont démontré qu’il est possible de suivre l'activité de la b-galactosidase en fonction du temps par l’imagerie de luminescence NIR et par imagerie IRM-CEST dans des fantômes contenant le complexe d’ytterbium (Yb3+) et en IRM-T1 avec le complexe de gadolinium (Gd3+). Un avantage supplémentaire de leur sonde est dû à sa conception modulaire. Il sera possible d’envisager dans le futur la détection d’autres cibles enzymatiques d’intérêt, par simple modification de l’entité sensible à l’enzyme tout en conservant le même module de détection.

Référence : Rémy Jouclas, Sophie Laine, Svetlana V. Eliseeva, Jérémie Mandel, Frédéric Szeremeta, Pascal Retailleau, Jiefang He, Jean-Francois Gallard, Agnès Pallier, Célia S. Bonnet, Stéphane Petoud, Philippe Durand, Éva Tóth
Lanthanide-Based Probes for Imaging Detection of Enzyme Activities by NIR Luminescence, T1- and ParaCEST MRI
Angew. Chem. Int. Ed. 2024, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202317728

Une nouvelle sonde d’imagerie permet la détection IRM de tumeurs du cancer du sein à des stades précoces

Malgré des progrès considérables ces dernières années en imagerie et traitement du cancer, des méthodes de diagnostic précoce de détection des métastases et une meilleure compréhension de la progression du cancer demeurent un réel besoin clinique. L'imagerie moléculaire peut répondre à ce besoin grâce à des agents de contraste ciblant des biomarqueurs tumoraux spécifiques. La Nétrine-1 est une protéine extracellulaire, impliquée dans la progression et l'agressivité tumorale, l'angiogenèse et l'apparition de métastases. Elle est surexprimée dans le cancer métastatique du sein.

Les chercheurs de l'équipe "Complexes métalliques et IRM" ont récemment conçu, synthétisé et validé in vivo la première sonde peptidique multimodale spécifique de la Nétrine-1. Une validation structurelle a été réalisée par modélisation moléculaire grâce à une collaboration entre le CBM et l’Institut de Chimie Organique et Analytique.

Cette sonde a permis aux chercheurs de visualiser très clairement, par imagerie de résonance magnétique (IRM), des tumeurs triple négatif du sein à un stade précoce du développement (tumeurs de volume 0-50 mm3). Ce type de sonde permet également l’imagerie par tomographie d'émission monophotonique.

Cette approche bimodale balaye une large gamme de concentrations de cible (nM à μM) et permet la cartographie de la Netrin-1, in vivo dans des modèles murins de cancer, à différents stades d'évolution tumorale.

Référence :
Clémentine Moreau, Tea Lukačević, Agnès Pallier, Julien Sobilo, Samia Aci-Sèche, Norbert Garnier, Sandra Même, Éva Tóth and Sara Lacerda
Peptide-Conjugated MRI Probe Targeted to Netrin-1, a Novel Metastatic Breast Cancer Biomarker
Bioconjugate Chem. https://doi.org/10.1021/acs.bioconjchem.3c00558

La logique des modifications des protéines

Parmi les principaux éléments fonctionnels des cellules vivantes figurent les protéines, de petites « machines moléculaires » produites par la cellule en fonction des informations codées dans les gènes.

Chaque protéine est caractérisée par une composition chimique qui définit sa structure et sa fonction. Dans certaines circonstances, la composition chimique d'une protéine peut être modifiée au cours d'un processus enzymatique appelé modification post-traductionnelle des protéines (PTM), par lequel des groupes chimiques supplémentaires sont attachés de manière covalente à la protéine. Les PTM sont utilisés par la cellule comme mécanisme de régulation pour contrôler la fonction des protéines. L’ajout de nouveaux groupes chimiques, qui peuvent se présenter sous différentes formes et tailles, allant des petits groupes aux petites protéines en passant par les sucres et les lipides, modifie la structure et les interactions d’une protéine et peut avoir un impact sur presque tous les aspects de sa fonction.

Marcin Suskiewicz, biologiste structuraliste et biochimiste du CBM, a consacré de nombreuses années à l'étude de différents types de PTM et supervise actuellement un projet consacré à un type particulier de PTM : la SUMOylation des protéines.

Dans l'article de synthèse publié dans la revue BioEssays, il passe en revue l’historique de la recherche sur les PTM ainsi que diverses facettes de ce phénomène, notamment les principes chimiques sous-jacents, les mécanismes moléculaires et l’évolution. La revue combine une introduction au domaine avec un aperçu de la littérature récente et de nouvelles idées et hypothèses.

Références de l'article :
The logic of protein post-translational modifications (PTMs): Chemistry, mechanisms and evolution of protein regulation through covalent attachments
Marcin Suskiewicz
BioEssays
First published:21 January 2024
https://doi-org.insb.bib.cnrs.fr/10.1002/bies.202300178

Des recherches sur le gliome (tumeur cérébrale) réalisées au CBM mises en avant par CNRS Chimie

L’utilisation de différentes méthodes originales de RMN (IRM, 1H HR-MAS, RMN liquide2D) ont permis de caractériser un modèle de gliome établi chez la drosophile adulte et de révéler le potentiel thérapeutique d’un récepteur de la sérotonine pour le traitement de ces cancers.

Lire l'article de CNRS Chimie.

Lire l'article paru dans Actualité chimique n° 492 de février 2024

Les gliomes représentent 50 % des cancers du cerveau et constituent les tumeurs cérébrales les plus fréquentes. Des altérations moléculaires impliquées dans les gliomes adultes ont été identifiées et affectent principalement les récepteurs de la tyrosine kinase avec amplification et/ou mutation du récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) et des voies de signalisation associées. Plusieurs thérapies ciblées ont été développées mais les traitements actuels restent inefficaces contre les glioblastomes, les formes les plus graves. Il est primordial d’identifier de nouvelles cibles pharmacologiques. Nous avons utilisé un modèle de gliome de drosophile établichez l'adulte pour caractériser les perturbations métaboliques associées au gliome et évaluer les conséquences de l'expression du récepteur 5-HT7de la sérotonine sur le développement du gliome. En utilisant l’imagerie par résonance magnétique in vivo, nous avons montré que l’expression des formes constitutivement actives d’EGFR et de PI3K dans les cellules gliales adultes induisait une hypertrophie du cerveau. Puis, nous avons exploré l’altération du métabolisme cellulaire en utilisant la RMN à angle magique haute résolution et la RMN liquide 2D (HSQC 1H-13C). Nous avons ainsi mis en évidence des modifications des voies métaboliques dans le gliome, en particulier des modifications caractéristiques de la cachexie. Enfin, nous avons montré que l'expression du R5-HT7 dans ce modèle atténue les phénotypes associés au développement des gliomes (hypertrophie du cerveau et cachexie).

Référence de l'article :
An adult Drosophila glioma model to highlight metabolic dysfunctions and evaluate the role of the serotonin 5-HT7 receptor as a potential therapeutic target.
Bertrand M, Szeremeta F, Hervouet‐Coste N, Sarou-Kanian V, Landon C, Morisset-Lopez S, Decoville M
The FASEB Journal. 2023 37:e23230. doi:10.1096/fj.202300783RR