Projet ANR-10-BLAN-1211 – CellMemFusion : Caractérisation structurale de protéines de fusion membranaire impliquées dans l'organogenèse chez C. Elegans
Programme : Sciences de la vie, de la santé et des écosystèmes :  Biologie cellulaire, développement (Blanc SVSE 2) 2010
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur Felix REY (INSTITUT PASTEUR)
Partenaires : Institut Pasteur
Montant : 163954.0 euros
Date de début : 2010
Durée : 24 mois
Résumé : Des processus essentiels dans le développement d’un organisme, comme l’embryogenèse et l’organogenèse, impliquent des évènements de fusion spécifique de cellules. Par exemple, la fusion d’un ovule avec un spermatozoïde lors de la fécondation, des myoblastes pour former des myotubes lors de la genèse des muscles, des monocytes pour former des ostéoclastes pour l’homéostase des os. Contrairement aux évènements de fusion intracellulaire – fusion entre vésicules et organelles, ou entre vésicules et la membrane plasmique, qui sont contrôlés par des protéines SNARE et autres protéines cytoplasmiques - ou de la fusion virus-cellule, induite par les glycoprotéines d’enveloppe virale, très peu est connu actuellement sur les protéines responsables des processus de fusion entre cellules. 
Des études structurales sur les SNAREs et les protéines d’enveloppe virale ont apportés des renseignements cruciaux pour la compréhension de leur mécanisme d’action. Sans ces structures 3D, nous serions très loin d’avoir la connaissance détaillée que nous avons aujourd'hui. 
Dans ce projet, nous proposons de déterminer la structure 3D de deux protéines de fusion cellulaires – les seules clairement identifiés à ce jour, qui sont les protéines EFF-1 et AFF-1 de la famille « FF » de C. Elegans. Ce sont des glycoprotéines ancrées à la membrane cellulaire, qui n'ont pas homologie détectable avec des protéines de structure connue. La connaissance de ces structures constituera un important premier pas dans l’identification du mécanisme impliqué dans la fusion cellule-cellule. Nous anticipons donc que ces résultats constitueront une avancée majeure dans le domaine, bénéficiant à l’ensemble de la communauté de la biologie du développement, ainsi qu’aux biophysiciens étudiant le mécanisme de la formation des pores lipidiques induits par ces protéines.
A ce jour, la structure d'aucune protéine impliquée dans la fusion cellule-cellule n'a été déterminée,malgré l'importance de ces processus de fusion en biologie du développement. Des études comparatives ont apporté des renseignements précieux dans le cas des virus, permettant d'extraire des traits conservés à partir de protéines de structure très différente, comme celles appartenant aux différentes classes structurales de protéine de fusion, qui adoptent la même conformation en épingle à cheveux après le changement de conformation fusogénique. Ces connaissances ont permis d'interpréter sans ambigüité la conformation fusogénique des SNAREs, avec les segments ancrées dans les deux membranes à être fusionées du même coté dune protéine allongée, comme les protéines de fusion virales. 
Dans une étape préliminaire, nous avons développé un protocole de production de la protéine EFF-1 et nous avons des construction pour AFF-1 (la deuxième). Des  conditions de cristallisation  de EFF-1 on été déterminés, ainsi que  certains composés d'atomes lourds qui se fixent, pour pouvoir déterminer les phases des réflexions enregistrées. La diffraction de ces cristaux arrive à environ 4Å, ce qui signifie qu'il nous faut améliorer ces cristaux pour obtenir de la diffraction jusqu'au moins 3Å de résolution.  L'essentiel des efforts, pendant les deux ans de ce projet, seront consacrés à améliorer la résolution des cristaux et a déterminer la structure crystallographique d'EFF1. Ceci impliquera le criblage d'homologues identifiés chez d'autres nématodes, car la différence en séquence peut permettre d'obtenir une meilleure diffraction. Ce travail impliquera aussi l'obtention d'anticorps monoclonaux, pour essayer la cocristallisation dans l'espoir d'obtenir des cristaux qui diffractent mieux, comme celà a été montré pour des glycoprotéines virales, et d'autres macromolécules dont la cristallisation est difficile.