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PRN "Biologie structurale – Sciences moléculaires de la vie: structures tridimensionnelles, assemblages et interaction" (2001-2013)
Directeur du PRN: Prof. Markus Grütter (2001-2013)
Institution hôte: Université de Zurich
Domaines de recherche du PRN et principaux résultats
Le PRN "Biologie structurale – Sciences moléculaires de la vie: structures tridimensionnelles, assemblages et interaction" a focalisé ses activités de recherche sur les trois domaines clés que sont les protéines membranaires, les combinaisons supramoléculaires et le développement de nouvelles technologies. De nombreuses avancées ont été réalisées dans chacun de ces trois domaines.
Dans le domaine des protéines membranaires, les recherches du PRN étaient principalement centrées sur certains types spécifiques de transporteurs qui jouent un rôle central dans les fonctions cellulaires dans la mesure où ils permettent, ou régulent activement, la diffusion ou le déplacement de substances à l'intérieur de la cellule. Les résultats les plus remarquables ont consisté dans l'élucidation des structures cristallines d'un grand nombre de ces systèmes et dans la compréhension des mécanismes inhérents à ces canaux et transporteurs cliniquement pertinents. Dans le domaine des combinaisons supramoléculaires, des aspects structurels spécifiques ont été analysés au niveau de l'ADN, des ribosomes et des filaments de protéines. La structure atomique du nucléosome et des fibres chromatiniennes dans l'ADN a été élucidée. Par ailleurs, les premières structures complètes de sous-unités ribosomiques ont été déterminées dans des cellules hautement développées. Enfin, des filaments de bactéries, qui jouent un rôle crucial dans la virulence bactérienne car ils permettent une meilleure interconnexion avec certaines surfaces organiques, ont été étudiés et des connaissances fondamentales en ont été tirées.
Les technologies développées dans le cadre du PRN incluent une large palette de méthodes qui vont de l'ingénierie des protéines à des technologies de détermination structurelles (rayons x, imagerie par résonance magnétique nucléaire (RMN) et microscopie électronique) en passant par la spectroscopie de molécules uniques et des approches informatiques.
Finances
Le FNS a octroyé à ce PRN approximativement 37 millions de francs suisses sur une durée de 12 ans. Le tableau ci-dessous montre que le financement du FNS a représenté 30% des dépenses totales du PRN. Les fonds restants proviennent de contributions apportées par les institutions hôtes ou des tiers et des moyens mis à disposition par les groupes de recherche.
Finances 2001 - 2013
Période Source de financement (CHF) 2001 - 2004 2005 - 2008 2009 - 2012 2001 - 2013 % Subside FNS 13'211'311 13'837'122 9'600'037 36'648'470 29,8 Moyens propres Université de Zurich 4'983'971 6'292'339 5'596'468 16'872'778 13,7 Moyens propres ETH Zurich 3'975'896 3'925'116 2'689'985 10'590'997 8,6 Autofinancement par les participants au projet 16'290'549 18'980'013 22'508'928 57'779'490 47,0 Fonds de tiers 50'000 723'630 264'508 1'038'138 0,8 Total 38'511'727 43'758'220 40'659'926 122'929'873 100,0
Position internationale de la recherche suisse
Le panel d'évaluation mandaté par le FNS afin de procéder à l'examen de ce PRN s'est montré enthousiaste dans son appréciation finale: "le groupe peut être considéré comme le meilleur consortium international dans le domaine de la biologie structurale". Les remarquables résultats scientifiques obtenus dans le cadre du PRN se sont traduits par la publication de plus de 600 articles, dont 25 dans les plus prestigieuses revues scientifiques(Nature, Science).
Les groupes de recherche participant au PRN sont reconnus comme des leaders dans leur domaine de recherche. Les nombreux prix et titres honorifiques décernés aux partipant-e-s du PRN, dont le prestigieux prix Nobel de chimie attribué à Kurt Wüthrich en 2002, en attestent. Cinq membres du PRN bénéficient de subventions du Conseil Européen de la Recherche. Le rayonnement international des recherches en biologie structurale effectuées à Zurich a effectivement permis d'attirer en Suisse de brillants jeunes scientifiques qui ont été recrutés à de hauts échelons académiques avant d'obtenir des postes permanents de professeurs.
Publications
Type Nombre Articles scientifiques (évalués par les pairs) 674 Articles scientifiques (sans évaluation par les pairs) 399 Contributions publiées dans un recueil 13 Livres 25 Rapports 0 Total 751
Evolution structurelle – Perspectives pour le domaine de recherche
En collaboration avec l'EPFZ et l'Université de Zurich, le PRN a créé à Zurich des conditions organisationnelles favorables afin de s'assurer que la Suisse continue au cours des prochaines années de jouer un rôle de premier plan dans le domaine de la biologie structurale. Le "Zurich Centre for Molecular Structure and Mechanism" (ZCMSM) nouvellement établi est devenu un élément clé du maintien de cette position de leader. Le SwissFEL (le laser à rayons x à électrons libres de la Suisse au PSI) ouvre de nouvelles possibilités pour la recherche en cristallographie. Les découvertes qui s'annoncent sont susceptibles de modifier notre compréhension des sciences moléculaires de la vie, une avancée dont la société profitera dans la meilleure tradition de l'investigation scientifique.
Mesures structurelles Nombre de chaires créées
- 3 professeurs
- 3 nouveaux professeurs assistants
- 3 remplacements (c’est-à-dire professeurs partis en retraite remplacés par professeurs participant au PRN)
Junior Group Leaders (jeunes scientifiques associés)
- Le PRN n'a pas créé de postes de jeunes scientifiques associés
Infrastructure / plates-formes
- Plate-forme de cristallisation à haut débit, Université de Zurich (UZ) et EPF Zurich (EPFZ)
- Plate-forme d'expression des protéines et d'affichage des ribosomes à haut débit, UZ
- Plate-forme de marquage isotopique, EPFZ
- Centre d'imagerie cellulaire et de nano-analytique C-CINA, Département des biosystèmes, D-BSSE, Bâle (avec la contribution financière du PRN)
- Ligne de faisceaux spécifiques à la source de lumière suisse SLS, PSI, Villingen (avec la contribution financière du PRN)
Réseau du PRN
- Université de Zurich, EPF Zurich, Institut M.E. Müller Université de Bâle, Institut Paul Scherrer, EPF Lausanne
- Université des sciences appliquées Bâle, F. Hoffmann Roche, Novartis, F. Hoffman La Roche, Actelion Pharmaceuticals, Boehringer-Ingelheim, Molecular Partners, Novo Nordisk, Polyphor
- Plate-forme de production des protéines P-CUBE, European Membrane Biology Network (EMBN)
Transfert de savoir et de technologie vers l’économie et la société
Les membres du PRN ont déposé 34 demandes de brevets, dont plusieurs ont fait l'objet de licences d'utilisation ou de production non exclusives. Deux sociétés dérivées sont nées des recherches effectuées par les groupes participant au PRN. Elles sont toujours en activité et poursuivent leur expansion. Molecular Partners S.A. est une société dérivée de l'Université de Zurich qui exploite la technologie de l'ankyrine qui y a été brevetée. Opérationnelle depuis 2005, elle compte désormais 70 employés à temps plein (2013). Après des essais cliniques fructueux, un accord de licence exclusif de plusieurs millions de dollars, portant sur un inhibiteur spécifique destiné au traitement de maladies ophtalmiques, a été signé en 2011 avec l'entreprise pharmaceutique Allergan. Société dérivée de l'EPF Zurich, Redbiotec a été fondée en 2006. Elle exploite commercialement le système breveté "Multibac" qui permet l'expression de combinaisons multiprotéiques. Le développement de vaccins antiviraux de nouvelle génération constitue l'une des applications de cette technologie.
Transfert de savoir et de technologie
Type Nombre Brevets déposés 34 Licences 17 Entreprises "start-up" 2 Prototypes, démonstrateurs - Processus, produits 2 Projects CTI 2
Après avoir achevé leurs études, 22% des étudiant-e-s en doctorat et post-doctorat ont trouvé un poste dans le secteur public ou privé. Ces jeunes chercheuses et chercheurs jouent un rôle crucial dans le transfert de savoir entre le secteur public et privé.
Encouragement de la relève et promotion des femmes
Le PRN Biologie structurale a fourni une formation théorique et pratique de haute qualité à ses propres étudiant-e-s et à de jeunes universitaires issus d'autres institutions. Les symposiums annuels sur la biologie structurale ont attiré des intervenants internationaux renommés ainsi que des jeunes scientifiques prometteurs et ont régulièrement fourni une plate-forme qui a permis des interactions personnelles avec les leaders dans ce domaine.
Un des avantages particuliers offerts par le programme de doctorat "Biomolecular Structure and Mechanism" était la possibilité de contribuer à l'un des projets à long terme du PRN et l'opportunité d'avoir ainsi accès aux technologies les plus modernes en biologie structurale. La collaboration interdisciplinaire entre les groupes du PRN constitue un atout supplémentaire dont les doctorant-e-s et post-doctorant-e-s ont fortement bénéficié. Jusqu'à ce que le PRN s'achève, 33 anciens étudiants avaient établi leur propre groupe de recherche: cinq sont des femmes et deux bénéficient de subventions du Conseil de la Recherche Européen.
L'égalité des chances constitue toujours un objectif éloigné dans les sciences de la vie en Suisse. Des progrès ont néanmoins été accomplis dans le domaine de la biologie structurale: la proportion des doctorantes et post-doctorantes est restée constante entre 25 et 35% de la population de jeunes scientifiques.