Toulouse

Les grandes avancées et enjeux de la biologie du XXIème siècle 

Imagerie du cortex cérébral de souris par la technique de Brainbow révélant la complexité des circuits neuronaux et leur interconnexion (photo Inserm / Stéphane Fouquet).

La conférence se veut un voyage à travers les grandes découvertes, les nouveaux questionnements et les promesses portées par les sciences biologiques de ce début du XXI^e siècle : origines et histoire de la vie, immensité et diversité du monde vivant, notamment microbien, décryptage des génomes, soi et non-soi, intelligence collective, cerveau humain, vivant et environnement, etc. Parce qu’ils sous-tendent ces grandes avancées, les progrès technologiques majeurs de ce début de siècle seront présentés. Enfin, on ne saurait aborder ces tournants actuels sans les illustrer par quelques exemples d’innovations scientifiques issues de ces nouvelles connaissances.

 Nombre de participants : 18 à 21 enseignants

 Conférencière

Catherine JESSUS, Directrice de recherche CNRS

Catherine Jessus / 14/11/19 / Paris / Jussieu /Paloma Laudet / paloma.laudet@gmail.com / 0603806178

Agrégée de sciences de la vie et de la terre et directrice de recherche au CNRS, Catherine Jessus a mené des travaux de recherche aux États-Unis et en France. Elle a dirigé le Laboratoire de biologie du développement à Paris puis l’Institut des sciences biologiques du CNRS. Elle dirige une équipe de recherche sur la division des cellules reproductrices femelles. Elle a découvert des voies de signalisation qui éclairent la biochimie de la division cellulaire, les effets non-génomiques des stéroïdes et la plasticité des réponses cellulaires. Elle a dirigé la rédaction d’un livre grand public sur les avancées actuelles des connaissances en biologie*, et publié différents écrits de politique de la recherche et d’histoire des sciences.

* Etonnant Vivant, Découvertes et Promesses du XXI^e siècle. CNRS Éditions.

Emergences virales : d’hier à demain

Résurgence d’Ebola, explosion de Zika, puis pandémie actuelle liée au SARS-CoV-2, ces dernières années nous ont rappelé avec une cruelle acuité que les maladies infectieuses liées aux virus représentent encore un des grands défis de santé publique. Après une brève historique des émergences virales récentes, nous tenterons de mieux comprendre leurs mécanismes (virologiques, démographiques, climatiques ou socio-économiques…). Il faut en effet les appréhender dans leur globalité pour avoir une vision complète de nos interactions quotidiennes avec les virus et nous préparer au mieux à l’avenir.

Conférencier

Daniel Dunia est directeur de recherche CNRS à l’Institut toulousain des maladies infectieuses et inflammatoires (INFINITY- CNRS ; UT3-Paul Sabatier ; Inserm). Il est responsable de l’équipe Pathogénèse des infections virales du système nerveux central adulte et en développement. Il étudie notamment l’impact de la persistance virale sur l’activité et la plasticité neuronale ; l’épigénétique neuronale ; les effets de l’infection virale sur la neuronogénèse et la différenciation neuronale. Les principaux virus étudiés sont le Bornavirus, le virus Zika et le Cytomégalovirus humain.

Apprendre et oublier : une histoire de plasticité cérébrale

Nos souvenirs reflètent l’accumulation de nos expériences et forgent notre identité. Comment et où se forme la mémoire ? Que deviennent les souvenirs et pourquoi certains disparaissent-ils avec le temps ?  Les neuroscientifiques ont aujourd’hui des réponses à ces questions. Ils savent manipuler la mémoire, afin de savoir ce qui se passe dans le cerveau d’une souris lorsqu’elle se souvient ou lorsqu’elle a oublié. Ils étudient également les pathologies de la mémoire, comme la maladie d’Alzheimer. Ceci permet de comprendre le fonctionnement du cerveau et ouvre des perspectives thérapeutiques pour soigner les troubles de la mémoire.

Conférencière

Claire Rampon est directrice de recherche CNRS au Centre de recherches sur la cognition animale (CRCA/CBI – CNRS ; UT3-Paul Sabatier) et est responsable de l’équipe Mécanismes neurobiologiques de la mémoire. Elle étudie la formation des souvenirs dans le cerveau, soit les phénomènes de plasticité cérébrale liés à la mémoire spatiale et à la mémoire de type épisodique chez la souris. Son équipe cherche à comprendre comment ces mécanismes cérébraux sont affectés lors de certaines pathologies et comment y remédier.

Ressource complémentaire

Le laboratoire en quelques mots

Visite de laboratoire MCD – Organisation, fonctionnement et évolution des génomes

Unité de biologie moléculaire, cellulaire et du développement (MCD/CBI – CNRS ; université Toulouse III-Paul Sabatier)

 Le laboratoire

L’unité de biologie moléculaire, cellulaire et du développement fait partie du Centre de biologie intégrative (CBI). Ses équipes étudient les bases fondamentales des mécanismes du vivant. Les axes de recherche portent sur la dynamique, l’organisation, la maintenance et l’évolution des chromosomes, la biologie des ARN, le cycle, la dynamique et la mécanique cellulaire ainsi que la biologie des cellules souches et le développement. L’unité comporte des plateaux techniques dans le domaine de l’imagerie, des modèles animaux, de l’analyse bio-informatique et bio statistiques, des analyses de cellules uniques, de l’édition du génome, de la culture cellulaire et de l’histologie.

 Equipe plateforme de microscopie électronique intégrative (METi)

Ce plateau technique de microscopie électronique est ouvert à l’ensemble de la communauté scientifique et propose de la prestation de service, de la mise à disposition d’équipements et des collaborations de recherche. Il intervient principalement en sciences de la vie et de la santé, mais il est régulièrement sollicité dans d’autres domaines tels que les géosciences, la chimie, les matériaux, etc.

Expérience

La cryomicroscopie électronique pour déterminer la structure des macromolécules

La visite permettra d’illustrer les différentes étapes d’une expérience de cryomicroscopie électronique permettant de résoudre la structure de grands complexes moléculaires ou de virus à une résolution atomique. Les échantillons sont congelés à très grande vitesse dans de la glace amorphe pour être observés dans un état hydraté. La structure tridimensionnelle est ensuite reconstruite à partir des images grâce à de puissants logiciels. La visite donnera un aperçu concret de ce processus, de la préparation des échantillons à leur observation à très basse température.

observation de ribosomes par cryomicrocopie électronique (© eLife) et structure 3D de la petite sous-unité ribosomique (© Célia Plisson-Chastang)

Intervenant.es
Pierre-Emmanuel Gleizes – professeur Université Paul Sabatier ; Stéphanie Balor – ingénieure de recherche CNRS

Le METi fait partie de Genotoul, la génopole toulousaine, qui coordonne un réseau de plateformes technologiques pour les recherches en sciences du vivant (biologie fondamentale, agronomie, environnement, santé).

L’équipe du METi © David Villa, Scienceimages

Equipe chromatine et réparation de l’ADN

L’équipe étudie la chromatine et la réparation des cassures double brin de l’ADN à l’aide d’un système cellulaire expérimental : une lignée cellulaire permettant d’induire de nombreuses cassures.

Expérience

Lors de la visite du laboratoire, les enseignant.es auront l’occasion de suivre une expérience d’immunofluorescence, dont le but est d’observer la production de cassures de l’ADN sur les chromosomes de cellules humaines. Les enseignant.es pourront visualiser les résultats au microscope à champ large. De plus, l’équipe expliquera et montrera des résultats obtenus par la technique dite d’immuno-précipitation de chromatine suivie de séquençage à haut débit (ou de nouvelle génération), une technologie de pointe qui permet de visualiser la distribution de protéines d’intérêt le long des chromosomes.

L’ADN endommagé des cellules est visualisé par « immunofluorescence » (à gauche) et par séquençage à haut débit (à droite). © Gaëlle Legube

Intervenant.es

Gaëlle Legube – directrice de recherche CNRS (gaelle.legube@univ-tlse3.fr) ;
Nadine Puget – chargée de recherche INSERM

Les travaux de l’équipe de Gaëlle Legube portent sur l’influence de la chromatine et de la position des cassures sur le génome dans le processus de réparation. Comprendre ces mécanismes qui assurent la stabilité du génome pourraient permettre de développer de nouvelles approches thérapeutiques pour lutter contre le cancer, mais également de comprendre l’origine du cancer ainsi que de nombreuses maladies neurodégénératives.

L’équipe «Chromatine et réparation de l’ADN», Bruxelles, 2019 ; © Aline Marnef

Visite de laboratoire CRCA – Neurobiologie de la mémoire et mémoire collective

Centre de recherches sur la cognition animale (CRCA/CBI – CNRS ; UT3-Paul Sabatier)

Le laboratoire

Le Centre de recherches sur la cognition animale (CRCA) fait partie du Centre de biologie intégrative (CBI), il a pour objectif principal l’étude pluridisciplinaire et comparée des processus cognitifs chez divers modèles animaux. Les travaux se font au niveau de l’individu sur les processus perceptifs, l’attention sélective, l’apprentissage et la mémorisation d’indices ponctuels et de l’espace ; et au niveau collectif sur les règles comportementales permettant la coordination d’activités au sein des groupes, leur émergence, les processus d’auto-organisation et les comportements collectifs complexes.

Contact : Claire Rampon, directrice du laboratoire

Equipe mécanismes neurobiologiques de la mémoire

L’équipe s’intéresse aux phénomènes de plasticité cérébrale liés à la mémoire spatiale et à la mémoire de type épisodique chez la souris saine ou modèle de pathologie associée à des dysfonctionnements mnésiques.

Responsable : Claire Rampon, chercheuse CNRS

Expérience

Au cours de cet atelier, nous réaliserons, à partir de cerveaux de souris contrôles et modèles de la maladie d’Alzheimer, les préparations histologiques nécessaires à l’identification des neurones qui participent à la formation et à la rétention des souvenirs (coupe, montage sur lame d’observation, marquage). Nous observerons ensuite ces préparations au microscope à fluorescence.

Triple marquage fluorescent au niveau de l’hippocampe d’une souris modèle de la maladie d’Alzheimer permettant d’observer les interneurones à parvalbumine (vert), et de déterminer la présence ou l’absence de matrice extracellulaire autour de ces neurones (magenta) en fonction des régions cérébrales (identifiées avec PCP4, bleu).© Laure Verret

Intervenante.s

Laure Verret, enseignante-chercheuse Université Paul Sabatier,
Camille Lejards assistante-ingénieure CNRS, Guillaume Bouisset, doctorant Université Paul Sabatier

Le travail de recherche de Laure Verret vise à identifier les modifications fonctionnelles des interneurones à l’origine des troubles de la mémoire chez les souris modèles de la maladie d’Alzheimer, et d’établir de nouvelles stratégies de restauration des fonctions mnésiques.

Equipe comportement collectif animal et Equipe variabilité interindividuelle et plasticité émergente

Ces équipes étudient les mécanismes comportementaux et cognitifs qui sous-tendent les comportements et les décisions collectives dans les groupes animaux et comment les entités biologiques, cellules ou individus, intègrent les changements environnementaux pour produire une réponse adaptée.

Responsables : Vincent Fourcassié, Raphaël Jeanson, chercheurs CNRS

Expérience

L’objectif de l’atelier sera d’illustrer les mécanismes impliqués dans les prises de décisions collectives lors de l’exploitation des sources de nourriture chez les fourmis. Nous réaliserons une expérience où une colonie de fourmis pourra accéder à une solution d’eau sucrée par un pont avec deux branches de longueur différente. Nous expliquerons les règles comportementales individuelles conduisant les fourmis à emprunter majoritairement la branche courte. Cet atelier illustrera que les multiples interactions entre des individus qui suivent des règles simples permet au groupe d’adopter un comportement optimal au niveau collectif. Des exemples de comportements collectifs chez d’autres espèces étudiées au laboratoire, comme les araignées ou les termites seront également illustrés.

Fourmis sur un pont lors de la récolte de nourriture.
© E Perrin/ CNRS Photothèque

Intervenants

Vincent Fourcassié chercheur CNRS, Raphaël Jeanson chercheur CNRS, Gérard Latil assistant-ingénieur CNRS, Christian Jost enseignant-chercheur Université Paul Sabatier

Visite de laboratoire IPBS – Les maladies infectieuses

 Institut de pharmacologie et de biologie structurale (IPBS – CNRS ; Université Toulouse III Paul Sabatier)

Le laboratoire

L’Institut de pharmacologie et biologie structurale a pour objectif principal d’identifier, caractériser et exploiter de nouvelles cibles thérapeutiques dans les domaines du cancer, de l’infection et de l’inflammation. Les recherches sont menées dans différentes disciplines en biologie structurale, protéomique, biophysique, cancérologie, immunologie et microbiologie.

image créative en Illustration 3D de thérapie cellulaire © Adobe Stock/pinkeyes

Equipe interactions des mycobactéries avec les cellules-hôte

L’équipe s’intéresse aux interactions hôte-pathogène dans la tuberculose aux niveaux moléculaire et cellulaire. Les recherches vont de la découverte de nouveaux gènes de virulence dans Mycobacterium tuberculosis, à l’identification des mécanismes immunitaires impliqués dans la défense de l’hôte contre le pathogène. L’objectif global est de proposer de meilleures stratégies pour contrôler la maladie.

Expérience

Réalisation d’une expérience de PCR (Polymérase Chain Reaction) afin de détecter un microorganisme pathogène. Analyse des résultats par électrophorèse sur gel d’agarose.

La PCR est une technique largement utilisée dans les laboratoires de recherche, et aussi dans les laboratoires d’analyse médicale, pour amplifier sélectivement des acides nucléiques afin de mettre en évidence la présence de pathogènes dans des échantillons biologiques. Les enseignant.es pourront se familiariser avec les réactifs et les outils nécessaires pour réaliser une PCR, ils.elles réaliseront un mélange réactionnel et le lancement de la réaction dans un appareil dédié. Afin d’analyser les résultats, ils.elles verront comment on effectue un gel d’électrophorèse et la révélation des ADNs amplifiés grâce à une PCR précédemment réalisée.

Dépôt dans sur un gel d’agarose dans le but de faire une électrophorèse © Francoise Viala (IPBS|CNRS-UT3)

Intervenant 

Olivier Neyrolles, directeur de recherche CNRS et directeur du laboratoire

Ses recherches portent sur la tuberculose et parmi ses découvertes, on peut citer l’identification du récepteur du bacille tuberculeux à la surface des cellules dendritiques, la compréhension de la physiologie et de la virulence du bacille au sein des macrophages qu’il infecte. Plus récemment, avec son équipe, il a identifié des toxines mycobactériennes qui pourraient constituer des cibles pour de nouveaux médicaments.

Imagerie par microscopie confocale de microdomaines membranaires fonctionnels (bleu) chez Mycobacterium tuberculosis. © Jean-Marie Boudehen (IPBS|CNRS-UT3)

Equipe biophysique cellulaire

L’équipe étudie les mécanismes de transfert de molécules d’intérêt thérapeutique dans les cellules et les tissus par applications d’impulsions de champs électriques et développe de nouveaux outils de délivrance, de ciblage et de diagnostic.

Expérience  

• Cultures cellulaires : du 2D vers le 3D

Des cellules humaines cultivées sur boite de Pétri sous forme de monocouches seront détachées de leur support, par action d’enzymes, comptées, puis réensemencées dans des supports permettant l’obtention de modèles de tumeurs ex-vivo (sphéroïdes multicellulaires)

• Electroporation de cellules

Des cellules seront perméabilisées par action d’impulsions de champ électrique (technique d’électroporation) ; elles seront ensuite observées par microscopie à fluorescence pour déterminer l’efficacité de la méthode en fonction de divers paramètres électriques.

Principe de l’électroporation. La membrane des cellules est perméabilisée par application d’impulsions électriques ce qui permet l’échange de molécules entre la cellule et le milieu extracellulaire. ©Marie-Pierre Rols
A gauche: schéma ; A droite: visualisation de l’entrée d’iodure de propidium dans des cellules électroperméabilisées. © Marie-Pierre Rols

Intervenant 
Marie-Pierre Rols, directrice de recherche CNRS

Elle est spécialiste de la technique d’électroporation. Cette technique consiste à appliquer des impulsions électriques sur les cellules afin d’augmenter leur perméabilité et de pouvoir faire entrer ou sortir de manière très efficace, précise et ciblée des molécules d’intérêt. Ces recherches sont notamment à l’étude pour être appliquées dans le traitement du cancer.

Equipe de Marie-Pierre ROLS © Françoise Viala (IPBS|CNRS-UT3)

conférences sur le thème ” L’influence du genre et du sexe dans la recherche ”

Conférenciers

Jean-Charles Guéry, directeur de recherche INSERM à l’Institut toulousains des maladies infectieuses et inflammatoires (INFINITy)

Isabelle Régner, enseignante-chercheure au Laboratoire de psychologie cognitive (Marseille)

Pascale Zaraté, enseignante-chercheuse UT3 à l’Institut de recherche en informatique de Toulouse (IRIT)

une table ronde et un atelier participatif seront proposés pour faciliter les retours d’expériences et échanges entre participant·es et intervenant·es.

Conférenciers

Corinne Joffre secrétaire générale de l’Institut interdisciplinaire d’intelligence artificielle de Toulouse.

Pascal Letard, inspecteur pédagogique régional en charge de la mission académique égalité filles/garçons, rectorat de Toulouse.