Equipe van Niel

Dynamique Endosomale dans les neuropathies


Chef d'équipe :  Guillaume van Niel

Membre d'équipe :  Anaïs Bécot  |   Mickael Couty  |   Vincenzo Verdi  |   Frédérik Verweij

Les travaux de notre équipe cherchent à mieux comprendre les mécanismes régulant la biogenèse et les fonctions de la voie endosomale dans différents types cellulaires spécialisés, in vitro et in vivo. En fonction de leur environnement et des stimuli reçus, les cellules peuvent adapter leur système endosomal pour dégrader le contenu des endosomes multivésiculaires dans les lysosomes ou pour sécréter dans le milieu extracellulaire leurs vésicules intraluminales sous forme d’exosomes. A travers nos études, nous cherchons à identifier différents mécanismes moléculaires qui régulent ces adaptations fonctionnelles et à développer différents outils pour suivre la dynamique endosomale in vitro et in vivo. Ces recherches nous permettrons de mieux comprendre le rôle de la dynamique endosomale dans différentes neuropathies et en particulier la Maladie d'Alzheimer et le développement du Gliobastome.

 
5 principales publications

FJ Verweij, C Revenu, G Arras, F Dingli, D Loew, MD Pegtel, G Follain, G Allio, JG Goetz, P Zimmermann, Ph Herbomel, F Del Bene, G Raposo, G van Niel.Live Tracking of Inter-organ Communication by Endogenous Exosomes In Vivo.  Published: February 7, 2019 DOI:https://doi.org/10.1016/j.devcel.2019.01.004

 

Bissig C, Croisé P, Heiligenstein X, Hurbain I, Lenk GM, Kaufman E, Sannerud R, Annaert W, Meisler MH, Weisman LS, Raposo G, van Niel G. PIKfyve complex regulates early melanosome homeostasis required for physiological amyloid formation. J Cell Sci. 2019 Feb 1. pii: jcs.229500. doi: 10.1242/jcs.229500. PubMed PMID: 30709920.

 

FJ Verweij, MP Bebelman, CR Jimenez, JJ. Garcia‑Vallejo,H Janssen, J Neefjes,JC. Knol, R Goeij‑de Haas, SR Piersma, S Rubina Baglio,M Verhage, JM Middeldorp, AZomer, J van Rheenen, MG Coppolino, I Hurbain, G Raposo, MJ. Smit, RFG Toonen, Gvan Niel, and DM Pegtel : Quantifying exosome secretion from single cells reveals a modulatory role for GPCR signaling. J. Cell Biol. https://doi.org/10.1083/jcb.201703206


G van Niel, G D'Angelo & G Raposo :Shedding light on the cell biology of extracellular vesicles Nature Reviews Molecular Cell Biology doi:10.1038/nrm.2017.125

 

Bissig C, Hurbain I, Raposo G, van Niel G. PIKfyve activity regulates reformation of terminal storage lysosomes from endolysosomes.Traffic. 2017 Aug 31. doi: 10.1111/tra.12525.

 



 

Au sein de l'Institut de Psychiatrie et Neurosciences de Paris, nous utilisons une approche multi-échelle, se basant sur la complémentarité de modèles cellulaires et d’un organisme modèle, le poisson zèbre, pour mieux comprendre le rôle de la voie endosomale dans différentes neuropathies.  

Au sein de la cellule, la voie endosomale comprend une série de compartiments interconnectés qui ont pour première fonction de dégrader, séquestrer, recycler ou sécréter des composants de la membrane plasmique et des éléments extracellulaires préalablement internalisés. Cette voie est impliquée dans différents processus pathologiques touchant le système nerveux tels que l’homéostasie des amyloïdes et la migration tumorale. Nous nous intéressons en particulier aux fonctions de dégradation et de sécrétion de la voie endosomale en nous focalisant sur les endosomes multivésiculaires qui sont au croisement de ces deux fonctions. En fusionnant avec les lysosomes, ils permettent le catabolisme et le recyclage de leur contenu et participent à l’homéostasie cellulaire. En fusionnant avec la membrane plasmique, ils secrètent leur contenu dans le milieu extracellulaire et notamment des vésicules appelés exosomes. Ces exosomes agissent comme vecteurs de clairance et de communication intercellulaire dans tous les organismes. Ils sont impliqués dans le développement de nombreuses pathologies mais pourraient également être utilisés en cliniques en tant que bio-marqueurs ou nano-véhicules thérapeutiques.

Les projets de notre laboratoire visent trois objectifs :

Le premier objectif vise à approfondir et généraliser nos connaissances fondamentales sur les mécanismes intracellulaires régulant la biogenèse et les fonctions des endosomes multivésiculaires et des exosomes. Nous nous focalisons notamment sur le rôle des sites de contacts membranaires dans les processus de dégradation lysosomale et de sécrétion exosomale.

Le second objectif est d’évaluer, en parallèle, la pertinence de ces mécanismes intracellulaires dans les cellules du système nerveux et dans un modèle in vivo, le poisson zèbre. Cette approche multi-échelle, basée sur des méthodes d’imagerie pointues comme la microscopie corrélative ou la vidéomicroscopie subcellulaire, nous permet d’analyser la dynamique endosomale et la biologie des exosomes sur cellules neuronales vivantes et in vivo.

Le troisième objectif est de combiner les connaissances et les outils développés dans les deux premiers objectifs afin d’en d’évaluer la relevance dans le développement mais aussi le traitement de différentes neuropathies, comme la Maladie d’Alzheimer et le glioblastome.

 

Figure : Modèle schématique du rôle de la dynamique endosomale

 

 

 

Nos études se focalisent sur le rôle de la voie endosomale dans le développement de neuropathies telles que la Maladie d'Alzheimer et le glioblastome. Dans ce contexte nous cherchons à mieux comprendre les mécanismes qui régulent les fonctions dégradatives (via les lysosomes) et sécrétoires (via les exosomes) dans les cellules neuronales. Pour ce faire nous nous appuyons sur des techniques d'imagerie avancées et le développement de nouveaux outils moléculaires dans un organisme modèle, le poisson zèbre et des cultures cellulaires.

 

 

Membres de l'équipe

 

Guillaume Van Niel

Depuis 1998, Guillaume van Niel étudie les exosomes et leur compartiment d'origine, les corps multivésiculaires. Pendant son doctorat à l'Institut Necker (Paris, France), il a rapporté et analysé la sécrétion et la fonction des exosomes sécrétés par les cellules épithéliales intestinales. En 2003, au centre médical d'Utrecht (Utrecht, Pays-Bas), il a démontré l'ubiquitination de molécules du CMH II, une modification post-traductionnelle clé pour le tri dans les corps multivésiculaires dans les cellules dendritiques. En 2005, il rejoint l'Institut Curie (Paris, France) et obtient un poste permanent du CNRS dans cette équipe en 2008 pour étudier la biogenèse des corps multivésiculaires dans les cellules pigmentaires. Il a notamment rapporté le rôle des vésicules intraluminales dans la production de fibres amyloïdes physiologiques. Depuis 2017, il est chef d'équipe Intitut de Psychiatrie et Neurosciences de Paris (Paris, France), où il développe de nouveaux outils pour visualiser les exosomes, notamment in vivo, et pour comprendre le rôle de la dynamique endosomale entre dégradation et sécrétion dans les pathologies associées aux amyloïdes. Il possède une solide expertise en biologie cellulaire des exosomes et utilise de nombreuses techniques d'imagerie notamment la microscopie électronique.

Frederik Verweij

Frederik Verweij a débuté son doctorat en 2009, en étudiant le tri d'une oncoprotéine virale dans les exosomes au Centre médical de l'Université libre (VUmc) à Amsterdam (Pays-Bas) sous la supervision des Drs Michiel D. Pegtel et Jaap Middeldorp. Cette protéine, LMP1, est codée par le virus Epstein Barr (EBV), un virus qui détourne le développement des cellules B humaines pour établir une infection latente dans environ 90% de la population mondiale. Il a démontré que mécaniquement, le tri de LMP1 dépendait de son association Avec CD63, l'une des tétraspanines enrichies sur les vésicules intraluminales endosomales (ILV), les précurseurs intracellulaires des exosomes. Fonctionnellement, le tri de cette protéine freine la signalisation NF-kB constitutivement active de cette protéine, qui conduirait autrement à une signalisation incontrôlée de NF-kB et à la lymphomagénèse dans des modèles de souris in vivo. Au cours de son doctorat, il a également été le pionnier de l'utilisation de CD63-pHluorin pour visualiser la sécrétion d'exosomes à partir de cellules vivantes in vitro. Cette nouvelle approche contourne les procédures d'isolement d’exosomes qui nous ont privé jusque là d’étudier la dynamique de sécrétion des exosomes. Ce travail a également établi les bases de son travail actuel, où il étudie la sécrétion d'exosomes et le trafic in vivo pendant le développement et le cancer, en utilisant des embryons de poisson-zèbre comme organisme modèle.

 

Anaïs Bécot


Anaïs Bécot a réalisé son doctorat (2016-2019) à l’Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire (IPMC) à Sophia-Antipolis (France), sous la direction du Dr Inger Lauritzen et du Dr Frédéric Checler qui s’intéressent au rôle des métabolites de l’APP dans les mécanismes pathologiques de la maladie d’Alzheimer. Anaïs s’est focalisée sur l’étude du fragment APP-CTF, dont l’accumulation intraneuronale est associée à des défauts endosomaux-lysosomaux-autophagiques apparaissant précocement chez les patients Alzheimer. Dans un premier projet, elle a testé l’efficacité d’une stratégie visant à activer le système lysosomal-autophagique dans des modèles in vitro et in vivo de la maladie d’Alzheimer, dans le but de réduire les niveaux d’APP-CTF et les phénotypes pathologiques associés. Dans un second projet, elle s’est intéressée au rôle de l’APP-CTF dans la propagation de la maladie dans le cerveau, en étudiant un type particulier de vésicules extracellulaires, les exosomes. Ces travaux ont permis de mettre en évidence l’enrichissement de formes oligomériques de l’APP-CTF dans les exosomes sécrétés par des modèles Alzheimer ainsi qu’un lien entre l’oligomérisation et l’activité de la -sécrétase. En mai 2020, elle a rejoint l’équipe du Dr Guillaume van Niel où elle étudie les mécanismes impliqués dans la balance entre la dégradation endolysosomale et la sécrétion exosomale. Son projet porte en particulier sur l’effet des particules d’apolipoprotéine E sur le trafic des endolysosomes et sur la sécrétion des exosomes, en modulant la formation de sites de contact membranaire.

 

Vincenzo Verdi

Vincenzo Verdi a obtenu en 2015 son diplôme de biotechnologie médicale et de médecine moléculaire à l'université de Palerme (Italie). Son expérience de recherche a débuté en 2014 au département de biopathologie et de biotechnologies médicales de Palerme dans l'équipe du professeur Riccardo Alessandro, en travaillant sur le rôle autocrine des vésicules extracellulaires (VE) dans les lignées cellulaires de leucémie myéloïde chronique. Ensuite, Vincenzo a poursuivi par un stage de deux ans au département de biomédecine et de neurosciences cliniques (Université de Palerme) dans l'équipe du professeur Natale Belluardo, où il a entrepris des études sur la transactivation du FGFR1 par les récepteurs muscariniques de l'acétylcholine dans les neurones de l'hippocampe in vitro et sur les effets de l'oxotrémorine comme axiolitique et antidépresseur in vivo dans des modèles de souris et de rats soumis à un stress chronique. En 2016, il commence un doctorat en "Neurosciences" à la Scuola Normale Superiore de Pise, où il a rejoint le "Intrabody Lab" du Prof. Antonino Cattaneo, qui travaille sur la "cartographie in situ des épitopes cellulaires" chez S. cerevisiae des intracorps de ScFV sélectionnés contre la Neuroligine-1/2. En juillet 2018, il  quitte ce poste et revient dans le domaine des VE en rejoignant à nouveau le groupe du professeur Riccardo Alessandro à l'université de Palerme en tant que chercheur volontaire, réalisant des études sur les VE dérivés du sérum de patients atteints de la Spondylarthrite ankylosante dans la différenciation des monocytes.

Depuis janvier 2020, Vincenzo Verdi est membre du consortium proEVLifeCycle en tant que boursier Marie Skłodowska-Curie ITN PhD et fait partie de l'équipe du Dr Guillaume van Niel. Il développe actuellement des outils moléculaires pour réorienter et manipuler le sort des VE dérivés du cancer de la prostate in vivo, en étudiant leur rôle dans les cellules réceptrices et en exploitant le poisson-zèbre (Danio rerio) comme organisme modèle pour étudier la dynamique exosomale des tumeurs en temps réel.

Lien du profil LinkedIn: https://it.linkedin.com/in/vincenzo-verdi-a18b66106

 

Mickaël Couty

Mickaël Couty a obtenu son Master de biologie de la santé à l’Université de Paris-Est Créteil (UPEC, France) où il a étudié les biothérapies tissulaires, cellulaires et géniques. Au cours de ses études il a travaillé sur les mécanismes de résistances des cancers uro-génitaux et sur les mécanismes de morts cellulaires des tumeurs de la prostate en réponse à une thérapie ciblée associant une hormone à la Dermaseptine B2 (DRS-B2) et un peptide antimicrobien cationique issu de la biodiversité disposant d’une activité anti tumorale et antiproliférative.

Après avoir obtenu son diplôme en 2019, il a intégré l’équipe du Dr Chantal Boulanger au Centre de Recherche Cardiovasculaire de Paris (PARCC, Paris, France) en tant qu’ingénieur sous la supervision du Dr Olivier Blanc-Brude. Dans le contexte drépanocytaire, il a étudié l’expression d’une famille de protéines dans les cellules du sang périphérique et dans les vésicules extracellulaires libérées dans le sang.

Enfin, il a intégré en Juillet 2020 l’Institut de Psychiatrie et Neurosciences de Paris (Paris, France) où il étudie le trafic in vivo des exosomes au cours du développement du glioblastome dans le modèle de poisson-zèbre.