The kinesin KIF1C transports APC-dependent mRNAs to cell protrusions.
Pichon X, Moissoglu K, Coleno E, Wang T, Imbert A, Robert MC, Peter M, Chouaib R, Walter T, Mueller F, Zibara K, Bertrand E, Mili S
Genetics, cell biology and development
Our group has strong interests in gene expression mechanisms, from transcription to translation. While we are interested in the regulation of these processes and their functional consequences, the big question that moves us is to understand how they occur in the context of a living cell.
Indeed, cells are not only the individual units where gene regulation takes place, but they are also incredible objects: if we consider RNA and proteins, a typical cell contains several hundreds of thousands of different molecular species, with some present in millions of copies per cell while others in only few. In order to function with such a high complexity within a crowded molecular environment, cells rely on two main tools: (i) chaperones specialized in the control of molecular interactions; (ii) a remarkable degree of spatial organization, which also allows a high plasticity and a high dynamics of molecules. It is to get insights into these very fundamental questions that we first developed tools to image single mRNAs in live cells. With these tools in hands, and others that we developed later, we aim at imaging the basic mechanisms of gene expression directly in living cells, thereby providing a renewed vision of these fundamental processes.
Our strategy is to invest in methodological developments to access and image new facets of gene expression, usually at the levels of single molecules. These developments are mostly focused on imaging RNA metabolism and they are guided by our current scientific questions.
Methodological developments require multidisciplinary approaches, and we have therefore developed a stable network of collaborators who complement our own expertise. This includes the groups of: (i) C. Zimmer and F. Müller (Pasteur Institute, Paris; https://research.pasteur.fr/en/team/imaging-and-modeling/), a physicist team with a great expertise in image analysis; (ii) T. Walter (Curie/Ecole des Mines; Paris; http://members.cbio.mines-paristech.fr/~twalter/), an applied mathematician expert in high-content microscopy and in complex, high-dimensional dataset analysis; (iii) O. Radulescu (Montpellier University; https://systems-biology-lphi.cnrs.fr/), a mathematician expert in modeling biological processes. More recently, we initiated collaborations with chemists to develop novel RNA probes and biosensors.
Our group works in three main areas: transcriptional and translational regulation, as well as chaperone-mediated control of molecular interactions.
1-Film 1: HIV-1 transcription in live cells
Cells expressing an HIV-1 reporter and recorded for 8 hours at a rate of one 3D image stack every three minutes. The left panel shows a high contrast version of the right panel, to display single RNA molecules. The blinking bright spots correspond to transcription sites randomly switching ON and OFF.
2-Film 2: Transport of ASPM polysomes to centrosomes at the onset of mitosis
HeLa cells expressing a SunTagx32-ASPM allele and scFv-sfGFP were imaged every 0.9 seconds for 180 seconds during prophase. The black spots corresponds to ASPM polysomes being actively transported to centrosomes.
3-Film 3: Transport of ASPM polysomes to centrosomes at the onset of mitosis
HeLa cells expressing a SunTagx32-ASPM allele and scFv-sfGFP were imaged every 0.9 seconds for 180 seconds during prophase. Green spots are polysomes being actively transported on microtubules seen in red toward the centrosome.
4-Schéma 4: Description of the system HSP90/R2TP also called PAQosome and its numerous clients and adaptors. Accordind to Houry et al, Trends Biochem Sci 2018, 43,4-9.
Pichon X, Moissoglu K, Coleno E, Wang T, Imbert A, Robert MC, Peter M, Chouaib R, Walter T, Mueller F, Zibara K, Bertrand E, Mili S
Maurizy C, Abeza C, Lemmers B, Gabola M, Longobardi C, Pinet V, Ferrand M, Paul C, Bremond J, Langa F, Gerbe F, Jay P, Verheggen C, Tinari N, Helmlinger D, Lattanzio R, Bertrand E, Hahne M, Pradet-Balade B
Tantale K, Garcia-Oliver E, Robert MC, L\'Hostis A, Yang Y, Tsanov N, Topno R, Gostan T, Kozulic-Pirher A, Basu-Shrivastava M, Mukherjee K, Slaninova V, Andrau JC, Mueller F, Basyuk E, Radulescu O, Bertrand E
Adham Safieddine, Emeline Coleno, Soha Salloum, Arthur Imbert, Abdel-Meneem Traboulsi, Oh Sung Kwon, Frederic Lionneton, Virginie Georget, Marie-Cécile Robert, Thierry Gostan, Charles-Henri Lecellier, Racha Chouaib, Xavier Pichon, Hervé Le Hir, Kazem Zibara, Florian Mueller, Thomas Walter, Marion Peter, Edouard Bertrand
Oh Sung Kwon, Rahul Mishra, Adham Safieddine, Emeline Coleno, Quentin Alasseur, Marion Faucourt, Isabelle Barbosa, Edouard Bertrand, Nathalie Spassky, Hervé Le Hir
Pimmett L., Dejean, M., Fernandez, C., Trullo, A., Bertrand, E., Radulescu, O., M. Lagha.
Bragantini, B., Charron, C., Bourguet, M., Paul, A., Tiotiu, D., Rothé, B., Marty, H., Terral, G., Hessmann, S., Decourty, L., Chagot, ME., Strub, JM., Massenet, S., Bertrand, E., Quinternet, M., Saveanu, C., Cianférani, S., Labialle, S., Manival, X., B. Charpentier.
Basyuk E, Rage F, Bertrand E
Chouaib, R., Safieddine, A., Pichon, X., Kwon, OS., Samacoits, A., Traboulsi, AM., Tsanov, N., Robert, MC., Coleno, E., Poser, I., Zimmer, C., Hyman, A. A., Le Hir, H., Zibara, K., Peter, M., Mueller, F.*, Walter, T.*, E. Bertrand
Pichon X., Robert, MC., Bertrand, E., Singer, RH., Tutucci E.
Zambrano S., Loffreda, A., Carelli, E., Stefanelli, G., Colombo, F., Bertrand, E., Tacchetti, C., Agresti, A., Bianchi, M. E., Molina,, N., D. Mazza.
Basyuk, E., Rage, F., and E. Bertrand.
Abel Y., Paiva A. C., Bizarro J., Chagot M.-E., Santo P. E., Robert M.-C., Quinternet M., Vendermoere F., Sousa P. M., Fort P., Charpentier B., Manival X., Bandeiras T. M., Bertrand E., Verheggen C.
R. Dubois, A. Imbert, A. Samacoits, M. Peter, E. Bertrand, F. Müller & T. Walter.
Bauer, K., Segura, I., Gaspar, I., Scheuss, V., Illig, C., Ammer, G., Hutten, S., Basyuk, E., Fernández-Moya, SM., Ehses, J., Bertrand, E., Kiebler, MA.
Houry, W.A.*, Bertrand, E.*, and Coulombe, B.* *:co-corresponding authors.
Sanli I, Lalevée S, Cammisa M, Perrin A, Rage F, Llères D, Riccio A, Bertrand E, Feil R.
Maurizy, C., Quinternet, M., Abel, Y., Verheggen, C., Santo, P. E., Bourguet, M., Paiva, A. C. F., Bragantini, B., Chagot, ME., Robert, MC., Abeza, C., Fabra, P., Fort, P., Vandermoere, F., Sousa, P., Rain, JC., Charpentier, B., Cianférani, S., Bandeiras, T. M., Pradet-Balade, B., Manival, X., Bertrand, E.
Henri, J., Chagot, ME., Bourguet, M., Abel, Y., Terral, G., Maurizy, C., Aigueperse, C., Georgescauld, F., Vandermoere, F., Saint-Fort, R., Behm-Ansmant, I., Charpentier, B., Pradet-Balade, B., Verheggen, C., Bertrand, E., Meyer, P., Cianférani, S., Manival, X., and Quinternet, M.
Lesne A, Victor JM, Bertrand E, Basyuk E, Barbi M.
Pichon, X., Lagha, M., Mueller, F. and Bertrand, E.
Mure F, Corbin A, Benbahouche NEH, Bertrand E, Manet E, Gruffat H.
Samacoits, A., Chouaib, R., Safieddine, A., Traboulsi, A., Ouyang, W., Zimmer, C., Peter, M., Bertrand, E.*, Walter, T.*, Mueller, F.* *. co-corresponding authors.
Massenet S., Bertrand E., Verheggen C.
Giacometti, S., Benbahouche, N. H., Domanski, M., Robert, M-C., Meola, N., Lubas, M., Bukenborg, J., Andersen, J. S., Schultze, W. M., Verheggen, C., Kudla, G.*, Jensen, T. H.*, Bertrand, E.* *:co-corresponding authors
Malinová, A., Cvačková, Z., Matějů, D., Hořejší, Z., Abéza, C., Vandermoere, F., Bertrand, E.*, Staněk, D.*, Verheggen, C.* *. co-corresponding authors.
Iasillo, C., Schmid, M., Yahia, Y., Maqbool, M., Descotes, N., Karadoulama, E., Bertrand, E., Andrau, JC., Jensen, T.
Hubstenberger, A., Courel ,M., Bénard, M., Souquere, S., Ernoult-Lange, M., Chouaib, R., Yi, Z., Morlot, JB., Munier, A., Fradet M., Daunesse, M., Bertrand, E., Pierron, G., Mozziconacci, J., Kress, M., Weil, D.
Sánchez-Hernández N., Boireau S., Schmidt U., Muñoz-Cobo JP, Hernández-Munain C, Bertrand E., Suñé C.
Tantale, K., Müller, F., Kozulic-Pirher, A., Lesne, A., Victor, JL., Robert, MC., Capozi, S., Bäcker, V., Mateos-Langerak, J., Darzacq, X., Zimmer, C., Basyuk, E., Bertrand, E.
Ferrer M, Clerté C, Chamontin C, Basyuk E, Lainé S, Hottin J, Bertrand E, Margeat E, Mougel M.
Tsanov, N., Samacoits, A., Chouaib, R., Traboulsi, A.M., Gostan, T., Weber, C., Zimmer, C., Zibara, K., Walter, T., Peter, M.*, Bertrand, E.*, Mueller, F* *. co-corresponding authors.
Campos N, Myburgh R, Garcel A, Vautrin A, Lapasset L, Nadal ES, Mahuteau-Betzer F, Najman R, Fornarelli P, Tantale K, Basyuk E, Séveno M, Venables JP, Pau B, Bertrand E, Wainberg MA, Speck RF, Scherrer D, Tazi J.
Bizarro, J., Dodré, M., Huttin, A., Charpentier, B., Schlotter, F., Branlant, C., Verheggen, C., Massenet, S., Bertrand, E.
Verheggen, C., Pradet-Balade, B., Bertrand E.
Rothé, B., Back, R., Quinternet, M., Bizarro, J., Robert, M-C., Blaud, M., Romier, C., Manival, X.*, Charpentier, B.*, Bertrand, E.*, Branlant, C. *: co-corresponding authors.
Nawroth, I., Mueller, F., Basyuk, E., Beerens, N., Rahbek, U. Darzacq, X., Bertrand, E.*, Kjems, J.* and Schmidt, U.* *: co-corresponding authors.
Benbahouche, H., Iliopoulos, I., Török, I., Marhold, J., Kajava, A., Kempf, T., Schnölzer, M., Kiss, I., Bertrand, E.*, Mechler*, B. M.*, Pradet-Balade, B.* *: co-corresponding authors.
Cougot N, Daguenet E, Baguet A, Cavalier A, Thomas D, Bellaud P, Fautrel A, Godey F, Bertrand E, Tomasetto C, Gillet R.
Wurth L, Gribling-Burrer AS, Verheggen C, Leichter M, Takeuchi A, Baudrey S, Martin F, Krol A, Bertrand E, Allmang C.
Bizarro, J., Charron, C., Boulon, S., Westman, B., Pradet-Balade, B., Vandermoere, F., Chagot, ME., Hallais, M., Ahmad, Y., Leonhardt, H., Lamond, A., Manival, X., Branlant, C., Charpentier, B., Verheggen*, C., Bertrand*, E. *: co-corresponding authors.
Mueller, F., Senecal, A., Tantale, K., Marie-Nelly, H., Ly, N., Collin, O., Basyuk, E., Bertrand, E.*, Darzacq, X.* and Zimmer, C*. *: co-corresponding authors.
Rage, F., Boulisfane, N., Rihan, K., Neel, H., Gostan, T., Bertrand, E., Bordonné, R., and Soret, J.
Refsing Andersen, P., Domanski, M., Kristiansen, M., Storvall, E., Ntini, E., Verheggen, C., Bunkenborg, J., Poser, I., Hallais, M., Sandberg, R., Hyman, A., LaCava, J., Rout, M. P., Andersen, J. S., Bertrand, E., and Jensen, T. H.
Hallais, M., Pontvianne, F., Refsing Andersen, P., Clerici, M., Lener, D., Benbahouche, H., Gostan, T.,Vandermoere, F., Robert, M-C., Cusack, S., Verheggen, C., Jensen, T. H. and Bertrand, E.
Bouttier M., Saumet A., Peter M., Courgnaud V., Schmidt U., Cazevieille C., Bertrand E., Lecellier CH.
Boulon, S., Bertrand, E.*, and B. Pradet-Balade*. *: co-corresponding authors
Daguenet E, Baguet A, Degot S, Schmidt U, Alpy F, Wendling C, Spiegelhalter C, Kessler P, Rio MC, Le Hir H, Bertrand E, Tomasetto C.
Bellemer C, Bortolin-Cavaillé ML, Schmidt U, Jensen SM, Kjems J, Bertrand E, Cavaillé J.
Verheggen C, Bertrand E.
Kallehauge,T., Robert, M-C., Bertrand*, E., Jensen*, T. H. *: co-corresponding authors.
Maiuri P, Knezevich A, Bertrand E, Marcello A.
Schmidt, U., Basyuk, E., Robert, MC., Yoshida, M., Villemin, JP., Auboeuf, D., Aitken, S. and Bertrand, E.
Pradet-Balade, B., Girard, C., Boulon, S., Paul, C., Azzag, K., Bordonne, R., Bertrand, E.*, and Verheggen, C* *: co-corresponding authors.
Aitken, S., Robert, M-C., Ross D. Alexander, Igor Goryanin, E.Bertrand, Jean D. Beggs.
Boulon S, Ahmad Y, Trinkle-Mulcahy L, Verheggen C, Cobley A, Gregor P, Bertrand E, Whitehorn M, Lamond AI.
Westman, B.J., Verheggen, C., Hutten, S.,Lam, Y. W., Bertrand, E., Lamond, A. I.
Spiluttini B, Gu B, Belagal P, Smirnova AS, Nguyen VT, Hébert C, Schmidt U, Bertrand E, Darzacq X, Bensaude O.
Alexander RD, Barrass JD, Dichtl B, Kos M, Obtulowicz T, Robert MC, Koper M, Karkusiewicz I, Mariconti L, Tollervey D, Dichtl B, Kufel J, Bertrand E, Beggs JD
Boulon, S., Pradet-Balade, B., Verheggen, C., Molle, D., Boireau, S., Georgieva, M., Azzag, K., Robert, M-C., Ahmad, Y., Neel, H., Lamond, A.I., Bertrand, E.
Mapendano, C., Lykke-Andersen, S., Kjems, J., Bertrand, E. and T. H. Jensen.
Muñoz, M. J., Pérez Santangelo, S. M., de la Mata, M., Bird, G., Bentley, D., Boireau, S., Bertrand, E., Kornblihtt, A. R.
Molle, D., Segura-Morales, C., Camus, G., Berlioz-Torrent, C., Kjems, J., Basyuk, E., Bertrand, E.
Qu X, Lykke-Andersen S, Nasser T, Saguez C, Bertrand E, Jensen TH, Moore C.
Girard, C., Verheggen, C., Vagner, C., Bertrand, E., and Bordonné, R.
Baldin V, Militello M, Thomas Y, Doucet C, Fic W, Boireau S, Jariel-Encontre I, Piechaczyk M, Bertrand E, Tazi J, Coux O.
Boulon, S., Marmier-Gourrier, N., Wurth, L., Pradet-Balade, B., Verheggen, C., Jády, B., Rothé, B., Pescia, C., Robert, M-C., Kiss, T., Bardoni, B., Krol, A., Branlant, C., Allmang, C., Charpentier, B., and Bertrand, E.
Bourens, M., Racki, W., Bécam, AM., Panozzo, C., Boulon, S., Bertrand, E., Herbert, CJ.
Mollet S, Cougot N, Wilczynska A, Dautry F, Kress M, Bertrand E, Weil D.
Cougot N, Bhattacharyya SN, Tapia-Arancibia L, Bordonné R, Filipowicz W, Bertrand E, Rage F.
Du Chene, I., Basyuk, E., Lin, Y., Triboulet, R., Knezevich, A., Chable-Bessia, C., Mettling, C., Baillat, V., Reynes, J., Corbeau, P., Bertrand, E., Marcello, A., Emiliani, S., Kiernan, R., and Benkirane, M.
Royo, H., Basyuk, E., Marty, E., Marques, M., Bertrand, E., and Cavaille, J.
Molle, D., Maiuri, P., Boireau, S., Bertrand, E., Knezevich, A., Marcello, A., and Basyuk, E.
Camus, G., Segura-Morales, C., Molle, D., Lopez-Verges, S., Begon-Pescia, C., Cazevieille, C., Schu, P., Bertrand, E., Berlioz-Torrent, C., and Basyuk, E.
McKeegan, K., Debieux, C., Boulon, S., Bertrand, E., and Watkins, NJ.
Baguet, A., Degot, S., Cougot, N., Bertrand, E., Chenard, MP., Wendling, C., Kessler, P., Le Hir, H., Rio, M-C., and Tomasetto, C.
Durand, S., Cougot, N., Mahuteau-Betzer, F., Nguyen, C.H., Grierson, D.S., Bertrand, E., Tazi, J., and Lejeune, F.
Boireau, S., Maiuri, P., Basyuk, E., de la Mata, M., Knezevich, A., Pradet-Balade, B., Bäcker, V., Kornblihtt, A., Marcello, A., and Bertrand E.
Jady, B., Richard, P., Bertrand, E., and Kiss, T.
Espert, L., Eldin, P., Gongora, C., Bayard, B., Harper, F., Chelbi-Alix, M., Bertrand, E., Degols, G., and Mechti, N.
Girard, C., Neel, H., Bertrand, E., and Bordonne, R.
Vitali, P., Basyuk, E., Le Meur, E., Bertrand, E., Muscatelli, F., Cavaille, J., and Huttenhofer, A.
Segura-morales, C., Pescia, C., Chatellard-Causse, C., Sadoul, R., Bertrand, E. and Basyuk, E.
Pillai, R., Battacharrya, S., Artus, C., Zoller, T., Cougot, N., Basyuk, E., Bertrand, E., Filipowicz, W.
Basyuk, E., Boulon, S., Pedersen, F. S., Bertrand, E., and Rasmussen, S. V.
Valentin, G., Verheggen, C., Piolot, T., Neel, H., Coppey-Moisan, M., and Bertrand, E.
Jady, B., Bertrand, E., and Kiss, T.
Janicki, S., Tsukamoto, T., Salghetti, S., Tansey, W., Sachidanandam, R., Prasanth, K., Ried, T., Shav-Tal, Y., Bertrand, E., Singer, R., and Spector, D.
Kiss AM, Jady BE, Bertrand E, Kiss T.
Girard C, Mouaikel J, Neel H, Bertrand E, Bordonne R.
Eugenia Basyuk, Brigitte Lavoie, Remy Bordonné, et Edouard Bertrand.
Brigitte Lavoie, Eugenia Basyuk, Remy Bordonné, et Edouard Bertrand.
Henras AK, Bertrand E, Chanfreau G.
Boulon, S., Verheggen, C., Jady, B., Girard, C., Pescia, C., Paul, C., Ospina, J., Kiss, T., Matera, A. G., Bordonné, R. and Bertrand, E.
D. Fusco, N. Accornéro, S. Shenoy, JM Blanchard, RH Singer and E. Bertrand.
Gwizdek C, Ossareh-Nazari B, Brownawell AM, Doglio A, Bertrand E, Macara IG, Dargemont C.
Tourriere H, Chebli K, Zekri L, Courselaud B, Blanchard JM, Bertrand E, Tazi J.
Jady BE, Darzacq X, Tucker KE, Matera AG, Bertrand E, Kiss T.
Mouaikel J, Narayanan U, Verheggen C, Matera AG, Bertrand E, Tazi J, Bordonne R.
Richard, P., Xavier Darzacq, X., Bertrand, E., Jády, B., Verheggen, C., and Kiss, T.
Basyuk, E., Galli, T., Mougel, M., Blanchard, JM., Sitbon, M., and Bertrand E.
Basyuk, E., Suavet, F., Doglio, A., Bordonné, R, Bertrand E.
John Mouaikel, Céline Verheggen, Edouard Bertrand, Jamal Tazi and Rémy Bordonné.
Verheggen, C., Lafontaine, D., Samarsky, S., Mouaikel, J., Blanchard, JM., Bordonné, R., and Bertrand E.
Xavier Darzacq, Beáta E. Jády, Céline Verheggen, Arnold M. Kiss, Edouard Bertrand and Tamás Kiss
Srisawat C, Houser-Scott F, Bertrand E, Xiao S, Singer RH, Engelke DR.
Kiss AM, Jady BE, Darzacq X, Verheggen C, Bertrand E, Kiss T.
Bertrand E, Gwizdek C, Dargemont C, Lefebvre JC, Blanchard JM, Singer RH, Doglio A.
King, T., Decatur, W., Bertrand, E., Maxwell, E.S. and Fournier, M.J.
Verheggen, C., Mouaikel, J., Thiry, M., Blanchard, J-M., Tollervey, D., Bordonné, R., Lafontaine, D., and Bertrand, E.
Basyuk, E., Bertrand, E., Journot, L.
Ann Kendall, Melissa W. Hull, Edouard Bertrand, Paul D.Good, Robert H.Singer, and David R.Engelke.
Samarsky D, Ferbeyre G, Bertrand E, Singer RH, Cedergren R, Fournier MJ.
Lee NS, Bertrand E, Rossi J.
Samarsky DA, Fournier MJ, Singer RH, Bertrand E.
Bertrand E, Houser-Scott F, Kendall A, Singer RH, Engelke DR.
Pal BK, Scherer L, Zelby L, Bertrand E, Rossi JJ.
Barcellini-Couget S, Bertrand E, Singer RH, Lebfevre JC, Doglio A.
Bertrand E, Chartrand P, Shaefer M, Shenoy S, Singer RH, Long R.
Good P, Krikos AJ, Li S, Bertrand E, Lee N, Giver L, Ellington A, Zaia JA, Rossi JJ, Engelke DR.
Bertrand E, Castanotto D, Zhou C, Carbonelle C, Lee NS, Good P, Chaterjee S, Grange T, Pictet R, Kohn D, Engelke DR, Rossi JJ.
Bertrand E, Pictet R, Grange T.
Bertrand E, Rossi JJ
Swiderski PM, Bertrand E, Kaplan BE
Fromont-Racine, M., Bertrand, E., Pictet, R., and Grange, T.
Bertrand, E., Fromont-Racine, M., Pictet, R., and Grange, T.
En dehors des promoteurs de gène codant pour les protéines annotées, de nombreux sites du génome peuvent être transcrits pour générer divers ARN, par ex. les ARN des enhancers, les microARN et divers ARN longs non codants. D'autre part, des études d'association à l'échelle du génome montrent que les loci associés aux traits phénotypiques, y compris ceux liés à des maladies humaines, peuvent être trouvés en dehors des régions canoniques codant pour des protéines. Ces découvertes récentes suggèrent que les régions non codantes du génome humain abritent une pléthore d'éléments fonctionnellement significatifs, qui peuvent avoir un impact considérable sur les régulations et les fonctions du génome, mais restent encore à explorer. Dans ce projet, nous visons à étudier ces éléments en combinant des expériences à haut débit avec des approches d'apprentissage automatique et d'intelligence artificielle.
Ce travail est effectué dans le cadre de l'équipe Computational Regulatory Genomics:
http://www.igmm.cnrs.fr/en/service/biogenese-micro-arns/
La transcription était longtemps considérée comme un processus déterministe. Cependant, les dix dernières années de recherche et l'avènement des technologies d'imagerie à molécule unique ont révélé une réalité bien différente: l'expression des gènes est stochastique. En effet, un gène actif n'est pas constamment transcrit mais fluctue entre les périodes d'activité et d'inactivité. Ces fluctuations sont dues à l'existence d'états actifs et inactifs des promoteurs, qui peuvent alterner de manière aléatoire. Cette découverte fondamentale a des conséquences phénotypiques clé car elle crée une variabilité incontrôlée de cellule à cellule. Dans le cas du VIH-1 par exemple, des données suggèrent que le bruit transcriptionnel aléatoire détermine la latence virale.
Pour mieux comprendre comment la transcription fonctionne réellement dans les cellules vivantes, nous visualisons la transcription dans les cellules vivantes par des méthodes d'imagerie molécule unique, grâce à des versions améliorées du système MS2-GFP. En combinant ces méthodes avec de la modélisation mathématique, nous pouvons caractériser en détail la dynamique des états du promoteur sur plusieurs échelles de temps, de la seconde au jour. Dans le cas du VIH-1 par exemple, nous avons observé que le promoteur viral présente des fluctuations stochastiques multi-échelles et que chaque échelle temporelle, minute ou heure, est régulée indépendamment. Notre objectif général est de caractériser les différentes sources de bruit stochastique, les mécanismes moléculaires en jeu et les conséquences fonctionnelles au niveau des cellules individuelles.
La plupart des ARNm se distribuent au hasard dans le cytoplasme, mais certains se localisent dans des structures cellulaires spécifiques. La localisation des ARN est liée au métabolisme de l'ARN, par exemple pour son stockage ou sa dégradation, ou au métabolisme des protéines, pour synthétiser une protéine localement. Une telle synthèse locale joue un rôle dans de très nombreux processus cellulaires, comme la polarité cellulaire, la mitose et la plasticité synaptique. Pour mieux comprendre la localisation de l'ARN et la compartimentation de la traduction dans le cytoplasme, nous avons développé une version à haut débit du smFISH, qui permet de détecter toutes les molécules d'un ARN donné dans des cellules fixée, ainsi que des outils pour visualiser la traduction de molécules unique d'ARNm dans les cellules vivantes. Nous avons découvert que la traduction est un processus stochastique à l'échelle des molécules unique d'ARNm, et en réalisant des cribles combinés à la vision par ordinateur et à l'apprentissage automatique, nous avons découvert des ARNm localisés dans une variété de compartiments: protubérances cytoplasmiques, contours cellulaires, appareil de Golgi, endosomes, enveloppe nucléaire, centrosomes, etc. De manière surprenante, nous avons observé que la localisation de l'ARN nécessite fréquemment le polypeptide naissant en cours de traduction, et s'effectue par le transport actif et motorisé des polysomes. Nous avons également révélé l'existence d'usines de traduction, de petites structures cytoplasmiques dédiées à la traduction d'ARNm spécifiques et jouant des rôles particuliers dans le métabolisme des protéines naissantes. Nous visons maintenant à caractériser la compartimentation de la traduction dans le cytoplasme à l'échelle nanoscopique.
Après la traduction, les protéines doivent se replier vers leur structure native pour devenir fonctionnelles. La plupart des protéines ne fonctionnent pas seules mais sont rassemblées dans de grands assemblages macromoléculaires, comme les nano-machines cellulaires et les condensats micrométriques. Ces processus nécessitent des chaperons dédiés qui aident les polypeptides à acquérir leur structure tertiaire et à s'assembler en complexes macromoléculaires. Plus largement, dans un environnement cellulaire encombré, les chaperons participent au contrôle des interactions moléculaires, et sont donc susceptibles de jouer un rôle dans la régulation de la formation des condensats, ainsi que dans l'agrégation des protéines dans des conditions physiologiques et pathologiques.
Nous nous intéressons à une co-chaperone de HSP90, nommée R2TP, qui a la propriété unique parmi les chaperons de participer à la formation de complexes macromoléculaires. Le R2TP est composé de quatre sous-unités: (i) RUVBL1 et RUVBL2, qui sont des AAA + ATPases avec une activité chaperon; (ii) RPAP3 et PIH1D1, qui servent d'adaptateurs et de régulateurs. Nous et d'autres avons montré que le chaperon HSP90/R2TP est impliqué dans l'assemblage de plusieurs complexes multi-sous-unités, comme les snoRNP, les snRNP, les ARN polymérases et les PIKKs. Notre hypothèse est que le chaperon HSP90/R2TP participe au contrôle qualité de l'assemblage de complexes multi-protéiques, et ce dans différents contextes: (i) pour construire des nano-machines composées de plusieurs sous-unités; (ii) pour réguler la formation de condensat; (iii) lors de stress protéotoxiques liés au cancer, où il pourrait jouer un rôle important dans le développement des tumeurs. Pour aborder ces hypothèses, nous effectuons des études de protéomique quantitative, des tests fonctionnels, et nous collaborons avec cinq laboratoires en biologie structurale pour déchiffrer les mécanismes impliqués.