Mppu IN2P3 INSU Chimie SDV SHS EDD ST2I

Protéomique et génie des protéines

Directeur scientifique : Michel Van der Rest
Directeur du programme : Sylvain Blanquet
Contact : pgp@dr3.cnrs.fr

Les recherches dans le domaine des protéines doivent s'adapter à l'évolution imposée par l'explosion des données de séquences génomiques, l'arrivée massive de connaissances sur la structure 3D des protéines et l'introduction de nouvelles technologies.

L'interdisciplinarité est un atout majeur pour réussir cette nécessaire évolution et répondre aux enjeux économiques. Le CNRS a marqué son engagement dans ce domaine en lançant en 2001 le programme "Protéomique et génie des protéines".

Attendus et objectifs

Grâce aux résultats du séquençage des génomes et aux progrès spectaculaires de la spectrométrie de masse, l'analyse protéomique est devenue un outil puissant pour l'identification des protéines. Les progrès sont rapides et on entrevoit la possibilité de réaliser l'inventaire des protéines dans une cellule ou de suivre la distribution des protéines dans différents compartiments cellulaires. Des profils protéiques spécifiques peuvent ainsi être associés au fonctionnement normal ou pathologique d’une cellule.

Les données génomiques ouvrent également des voies nouvelles pour la prédiction du repliement 3D, du rôle biologique et du mécanisme d'action des protéines.

Ces approches accélèrent l'acquisition de connaissances nouvelles. De nombreuses retombées sont attendues pour les soins et la santé et, de manière large, pour les biotechnologies. Du côté de l’industrie pharmacochimique, citons la définition de nouvelles cibles pharmacologiques, la découverte de nouveaux médicaments et l’analyse toxicologique. Une médecine moléculaire apparaît avec l’identification de marqueurs des états pathologiques pour l'examen diagnostique, et pour le suivi d’une thérapie. Des applications de la protéomique et du génie des protéines sont également attendues dans l’évolution contrôlée de la réactivité et de la stabilité des protéines, dans l’optimisation de souches ou lignées pour la production de métabolites et dans le contrôle des fermentations.

Néanmoins, de nombreux progrès méthodologiques ou instrumentaux doivent encore être réalisés : quantification, automatisation et miniaturisation de l'analyse protéomique, détection des protéines membranaires et des protéines faiblement exprimées, identification et quantification des modifications post-traductionnelles, traitement des données et accès à des bases référentielles, conception et mise en oeuvre de puces à protéines...

Du côté des protéines prises une à une ou engagées dans des interactions, les prédictions de l'analyse structurale et fonctionnelle par homologie doivent être validées ou complétées par des études physico-chimiques combinées à des stratégies de modélisation moléculaire ou quantique. Beaucoup reste à découvrir pour comprendre le repliement spontané ou assisté des protéines ainsi que leur dynamique conformationnelle dans le contexte cellulaire. Enfin, malgré quelques percées récentes, la structure de la plupart des protéines membranaires d'intérêt pharmacologique reste encore largement hors de notre portée.

Contexte et enjeux nationaux, européens, internationaux

L’enjeu économique entraîne les pays à haut potentiel scientifique et industriel à produire des efforts considérables pour le développement de la protéomique. Après la révolution génomique, la communauté internationale s’organise autour du protéome humain. Pour participer à ces efforts, la protéomique française doit s’adapter à la transformation imposée par l'explosion des données de séquences nucléotidiques, l'arrivée massive de connaissances sur la structure 3D des protéines et l'introduction de nouvelles technologies. L'interdisciplinarité est un atout majeur pour réussir cette nécessaire évolution et répondre aux enjeux économiques.

Communautés impliquées et visées

Le programme "Protéomique et génie des protéines" vise à renforcer les synergies disciplinaires scientifiques indispensables à la compétitivité et à l’originalité des recherches. Il a été lancé grâce au partenariat de quatre départements du CNRS : Sciences de la Vie, Sciences Chimiques, Sciences pour l'Ingénieur, et Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication.

Descriptif du programme

Les recherches dans le domaine des protéines sont déjà très développées au CNRS. A travers le programme "Protéomique et génie des protéines", les départements du CNRS veulent encourager leurs équipes à réunir leurs compétences pour participer aux progrès des méthodes et outils de l'analyse protéomique et du génie des protéines. Ils souhaitent également stimuler l'intégration de l'analyse protéomique dans les programmes de recherche de leurs laboratoires.

Les axes où des efforts importants peuvent être portés, grâce à l’interdisciplinarité, sont les suivants :

Analyse protéomique à "haut débit" intégrant les avancées de la spectrométrie de masse et du traitement des données.
Applications de la protéomique à l’étude fondamentale du métabolisme cellulaire et au génie métabolique.
Protéomique appliquée aux procédés biotechnologiques.
Systèmes miniaturisés pour protéomique, puces à protéines.
Approche "haut débit" pour la production, le contrôle de qualité et la cristallisation des protéines, en particulier des protéines membranaires.
Prédiction des propriétés structurales et fonctionnelles des protéines.
Repliement, dynamique conformationnelle, propriétés physico-chimiques et réactivité des protéines.
Ingénierie combinatoire des protéines.

Modes d’action et partenariats

Créé pour quatre ans en juillet 2001, ce programme à caractère incitatif favorise les synergies entre disciplines scientifiques grâce à des réunions ou écoles interdisciplinaires et, prioritairement, grâce au soutien de projets de recherche rassemblant des disciplines complémentaires et s'appuyant sur les réseaux et plates-formes techniques déjà mis en place à l'initiative du secteur public ou des associations caritatives.

Principales avancées et réalisations

Quatre appels à propositions ont été lancés, en 2001, 2002, 2003 et 2004. Au total ce sont 195 projets de recherche qui ont été présentés par 450 équipes du CNRS, auxquelles étaient associées une cinquantaine d’équipes d’autres organismes de recherche. Après évaluation, 84 projets ont été retenus pour un soutien financier sur deux ans. Fin 2004, ce sont 199 équipes du CNRS distribuées dans 6 départements scientifiques (SDV, SC, SPI, STIC, SPM, SDU) qui ont reçu une subvention (enveloppe totale distribuée de 3 974 394 euros) pour le développement de recherches interdisciplinaires dans le domaine des protéines.

Le programme a également organisé en mai 2002, une réunion interdisciplinaire "Microsystèmes, microtechnologies et protéomique", et en décembre 2003 la réunion "Interactions protéine-protéine : l'approche bioinformatique" (en collaboration avec le GDR 2193, Modélisation et simulation en biologie structurale).

Comité de pilotage

Sylvain BLANQUET

Serge CORBEL

Anne DOUCET

Jérôme GARIN

Eric GUITTET

Pierre MONSAN

Eva PEBAY-PEYROULA

Bertrand SÉRAPHIN

Thomas SIMONSON

André SOBEL

Patrick TABELING

Alain VAN DORSSELAER