Compiègne

Voyage au centre du cerveau : la révolution du XXIe siècle

Les avancées scientifiques en matière de connaissance de la structure et du fonctionnement de notre cerveau ont été spectaculaires au cours de ces dernières années et promettent de l’être bien plus encore dans un futur proche. Pour autant, nous ne tirons à l’heure actuelle que très peu profit dans nos vies professionnelle et personnelle de cette meilleure connaissance de nos mécanismes cérébraux, ce davantage par ignorance que par rejet de la connaissance.
Des découvertes pourtant essentielles nous arrivent jour après jour du monde entier sur les mécanismes de l’apprentissage, de la mémoire, de l’attention, de la motivation, du leadership, et nous n’en sommes qu’au tout début !
Cette rencontre est née d’une conviction absolue : la conviction que l’apport de cette fantastique connaissance sur la structure et le fonctionnement de notre cerveau va profondément modifier nos existences et en particulier nos pratiques de formation. Face à un monde de plus en plus complexe, cette évolution ne sera plus une option, mais une nécessité pour toute organisation aspirant à l’efficacité et la performance.
La Science sait aujourd’hui ce que la Société continue parfois d’ignorer, le temps est ainsi venu de mettre en cohérence ces deux mondes.

Conférencier

Pierre-Marie LLEDO, Directeur de Recherche au CNRS et Directeur du Laboratoire « Gènes Synapses et Cognition », Membre de l’Académie Européenne des Sciences

Le Pr. Pierre-Marie Lledo est ancien élève de l’École Normale Supérieure (Cachan). En 1988, il obtient un Diplôme d’études Approfondies en Neurosciences et Pharmacologie. En 1992, il soutient sa thèse de doctorat en Neurosciences à l’Université de Bordeaux. C’est là qu’il assure, de 1989 à 1992, des activités de recherche à l’Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) et d’enseignements universitaires. C’est également en 1992 qu’il intègre le Centre National de la Recherche Scientifique (C.N.R.S.). En 1998, il obtient le diplôme d’Habilitation à Diriger des Recherches (HDR) à la faculté de Médecine de Paris. Depuis novembre 2001, il dirige le laboratoire « Perception et Mémoire » à l’Institut Pasteur, et le laboratoire « Gènes, Synapses et Cognition » du CNRS. Depuis janvier 2002, il a été nommé Directeur d’enseignement à l’Institut Pasteur, puis élu à l’Académie Européenne des Sciences en mars 2006 et élu à l’Académie des Sciences de New York en Septembre 2009. Enfin, le Pr. Lledo a reçu le grand Prix de l’Académie Nationale de Médecine pour ses travaux sur la régénération cérébrale en 2007, le Prix “Jaffé” de l’Académie Nationale des Sciences en 2008, le prix de Neurologie de la Fondation pour la Recherche Médicale en 2010, le prix “Neuroscience” de l’Académie Nationale des Sciences en 2012, le Grand Prix de la Fondation Prince Louis de Polignac en 2013, le Prix Spécial du Jury de la Fondation Internationale Roger de Spoelberch en 2016, la Chaire d’excellence Elie Metchnikoff en 2017 de la Fondation Pasteur et enfin le Prix X-Philo de l’École Polytechnique en 2018. Il intervient comme expert auprès des chefs d’entreprise par l’intermédiaire de l’Association pour le Progrès du Management (APM). Depuis 2017, il est membre du comité National d’Ethique pour la publicité (CEP).

Anticorps et aptamères : outils biotechnologiques de reconnaissance moléculaire

Les anticorps sont actuellement les outils biotechnologiques les plus utilisés ; ils sont dotés de spécificité et affinité pour la cible contre laquelle ils ont été produits. Les aptamères d’acide nucléique sont de l’ADN ou de l’ARN simple brin synthétique qui peut être replié dans une large gamme de structures. Ils sont capables de lier des cibles, de la petite molécule aux protéines, grâce à leur structure 3D. A l’instar des anticorps, ce sont des outils d’investigation et des sondes fonctionnelles, candidats prometteurs pour la découverte de nouveaux médicaments.

Conférencières

Bérangère BIHAN-AVALLE est enseignant-chercheur, professeur des universités à l’Université de technologie de Compiègne. Elle est responsable de l’équipe Biomimétisme et diversité biomoléculaire du laboratoire Génie Enzymatique et Cellulaire, laboratoire associé au CNRS. Elle est également directrice adjointe de l’unité. Ses activités de recherches concernent la découverte de nouvelles molécules, ayant des capacités de reconnaissance et les fonctions souhaitées, pouvant être intégrées dans applications diverses.

Séverine Padiolleau est enseignant chercheur à l’Université de technologie de Compiègne,. Elle appartient à l’équipe Biomimétisme et diversité biomoléculaire du laboratoire Génie Enzymatique et Cellulaire, laboratoire associé au CNRS. Son activité de recherche s’articule autour de la biotechnologie, dans un contexte de génèse et de caractérisation de diversité moléculaire. Les outils mis en place permettent à la fois l’accumulation de connaissances fondamentales relatives aux répertoires immuns, mais aussi la mise en place d’applications biotechnologiques dans le développement de tests analytiques, diagnostiques ou thérapeutiques.

Ingénierie tissulaire : pourquoi reconstruire un organe ou un tissu en laboratoire ?

Le développement de la biologie cellulaire in vitro a permis l’émergence de « l’ingénierie tissulaire » : en laboratoire, des cellules vivantes grandissent dans un environnement favorable (température, nutriments, support de croissance sous la forme d’un biomatériau, stimuli proches de ceux rencontrés in situ…) jusqu’à former un tissu dont les caractéristiques morphologiques et fonctionnelles se rapprochent de celles rencontrées en conditions physiologiques dans le corps humain. A la clé : des dispositifs de suppléances, des greffes de tissus artificiels et des modèles de screening in vitro permettant de limiter le recours aux animaux ou d’assurer le remplacement temporaire d’un organe/tissu en vue de sa reconstruction physiologique ou d’une greffe d’un organe. Nous présenterons ici deux exemples, le foie et l’os, au travers desquels seront introduits les éléments socles de la démarche en ingénierie tissulaire : le modèle cellulaire, la composition et les propriétés du support de culture ainsi que la reproduction des stimuli du micro-environnement tels que les cellules les appréhendent en condition physiologique.

Ainsi, le modèle du foie bioartificiel permet d’envisager une culture de cellules souches progénitrices hépatiques sous la forme de micro-tissus organisés en 3D et encapsulés dans des billes d’alginate. Le maintien de ces cultures en bioréacteur est optimisé en vue d’essais précliniques chez le petit animal utilisé comme modèle de défaillance hépatique.

L’exemple du tissu osseux permettra quant à lui de découvrir les applications plutôt liées à des substituts implantables et tout l’enjeu de la prise en compte des propriétés mécaniques des tissus. Le rôle majeur des biomatériaux, et en particulier leur bioactivité, sera également présenté plus précisément. La présentation se conclura sur les perspectives d’études des interfaces entre différents organes et tissus.

Sous-titre 1 : “Le foie bioartificiel”
Conférencier

Ulysse Pereira, ingénieur recherche dans l’équipe « Cellules Biomatériaux Bioréacteur » du laboratoire BMBI, spécialisé dans les interactions entre biomatériaux et tissu cellulaire in vitro.

Sous-titre 2 : “Le tissu osseux” 

Conférencier

Timothée Baudequin, Maître de Conférences dans l’équipe « Cellules Biomatériaux Bioréacteur » du laboratoire BMBI, spécialisé dans les interactions entre biomatériaux et tissu cellulaire in vitro.

1.GEC Génie Enzymatique et Cellulaire (UMR7025)

Le laboratoire Génie Enzymatique et Cellulaire (GEC) joue un rôle fédérateur de la recherche en biologie et biotechnologie au niveau de la Région Hauts-de-France, en associant notamment l’UTC et l’Université de Picardie Jules Verne (UPJV). L’unité GEC (UMR 7025 CNRS) est une unité mixte de recherche du CNRS. Elle est rattachée aux instituts des sciences biologiques (INSB) et de la chimie (INC) du CNRS. Les recherches menées au GEC regroupent trois approches principales : l’utilisation de bioressources, la bioinspiration et le biomimétisme.

Equipe Biomimétisme et diversité biomoléculaire

Dans l’équipe biomimétisme et diversité biomoléculaire, nous nous attachons à découvrir des molécules et des systèmes moléculaires possédant les propriétés que nous souhaitons, que ces propriétés soient, selon l’application visée, la reconnaissance, l’inhibition, l’activation, voire même la performance catalytique. Nos approches peuvent être réparties en 4 types différents :

• La fabriquation sur mesure des matériaux de reconnaissance moléculaire à base de polymères synthétiques.
• L’utilisation de bioressources pour étudier les interactions de composés extraits de la nature avec des récepteurs membranaires et leur insertion dans les membranes.
• La construction de banques de biomolécules.
• La sélection dans ces banques de molécules d’intérêt capables de reconnaître toute cible préalablement identifiée.

A toutes ces approches, nous associons des étapes de conception préalable, in silico par exemple, d’optimisation des fonctions, et de caractérisation physicochimique.

Description des démos, manips,

Pour exploiter la diversité moléculaire, qu’elle soit naturelle ou synthétique, qu’elle concerne des peptides, des fragments d’anticorps, ou encore des acides nucléiques, il faut une cible d’intérêt (molécule chimique, toxine, peptide, protéine, cellule entière…) permettant des applications diverses pour réguler une activité biologique, que ce soit en biotechnologie (détection de xénobiotiques ou de toxines), en diagnostic, ou en thérapie. La banque de diversité à disposition et la cible d’intérêt identifiée, il faut enfin une technologie qui permette de trouver la molécule adaptée au sein de la banque. Ce sont des technologies dites de sélection, approche qui diffère du criblage pour lequel chaque biomolécule est physiquement séparée et individuellement testée. Ici, dans une approche de sélection donc, l’ensemble de la banque est mise en contact avec la cible, et seule la cible ayant spécifiquement interagit avec la molécule d’intérêt sera retenue, les autres partenaires étant éliminés. Une étape d’amplification est appliquée afin d’enrichir la banque en cibles d’intérêt, et le processus est répété successivement plusieurs fois. De cette manière, chaque tour de sélection va permettre de diminuer la diversité de la banque au regard de l’amplification des biomolécules identiques reconnaissant la cible, conduisant finalement à l’augmentation, tour après tour, la spécificité des entités sélectionnées. Selon le support biologique utilisé pour la création de la banque, on utilisera des technologies de sélection comme le Phage Display ou le SELEX.

2.BMBI Biomécanique et Bioingénierie (UMR7338)

Les activités de recherche du laboratoire BMBI concernent la Biomécanique et la Bioingénierie, plus particulièrement la Mécanique du Vivant et l’Ingénierie pour la Santé. La spécificité de BMBI est sa pluridisciplinarité qui se traduit par des projets de recherches interdisciplinaires associant les compétences en mécanique, physique, traitement du signal, biologie (cellulaire et moléculaire), biochimie, physiologie.

3 équipes de recherches composent le laboratoire BMBI :

• Cellules Biomatériaux Bioréacteurs (CBB)
• Interactions Fluides Structures Biologiques (IFSB)
• Caractérisation et Modélisation personnalisée du Système MUsculo-SqueleTtique (C2MUST)

Vue en microscopie électronique à balayage d’une prothèse nerveuse en soie. À gauche, vue en coupe montrant les canaux internes ; à droite grossissement montrant les faisceaux de fibres alignés dans l’axe de la prothèse.

L’approche de l’équipe Cellules, Biomatériaux, Bioréacteurs du laboratoire BMBI couvre un axe partant de l’interface cellule/matériau jusqu’à l’organe dans sa complexité tridimensionnelle. Objectif : développer des modèles cellulaires et tissulaires complexes en contact avec la réalité clinique. L’équipe s’intéresse aux paramètres biomécaniques (fluides et solides), pour en évaluer l’impact sur l’organisation (modèles sains) ou la désorganisation (modèles pathologiques et de régénération) des tissus.

4 thèmes au sein de l’équipe :

• Foie bioartificiel
• Interface de tissus reconstruits (tendon / os, tendon / muscle, peau innervée)
• Epithéliums
• Matrices cellularisées innovantes

Description des démos, manips,

Sphéroïdes de cellules progénitrices hépatiques
encapsulés en bille d’alginate

Visite d’une plateforme de culture cellulaire et observations d’expérimentations impliquant des cellules vivantes : découverte des équipements permettant les manipulations en conditions stériles, observations en microscopie, mise en fonctionnement de bioréacteurs, application de contraintes mécaniques, manipulation de prothèses et de biomatériaux

Echantillon de biomatériau en culture dans un « bioréacteur » qui permet de le déformer pour contrôler le comportement biologique tout en apportant des nutriments (milieu de culture rouge) aux cellules.

Bioracteur hépatique