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La haute résolution arrive sur la plateforme de Biologie structurale


La plateforme de Biologie structurale enrichit son offre technologique d’un imageur HCS (High content screening) de haute résolution, l’Opera Phenix+ de PerkinElmer, acquis grâce au soutien de Genopole et de l’Université d’Évry.
La technologie d’objectif à immersion dans l’eau, dont PerkinElmer est pionnier, multiplie la résolution des images d’un facteur 2.
Visualisation et quantification par la technologie MTBench des interactions protéines-protéines, observées à l'Opera Phenix+ dans une lignée cellulaire. Visualisation et quantification par la technologie MTBench des interactions protéines-protéines, observées à l'Opera Phenix+ dans une lignée cellulaire.

La plateforme évryenne mutualisée hébergée par le laboratoire Structure et Activité des Biomolécules Normales et Pathologiques (SABNP : unité Inserm/Université d’Évry labellisée Genopole) a intégré en 2019 l’infrastructure nationale en biologie et santé FRISBI pour ses technologies et son savoir-faire reconnus en biologie structurale intégrée.
L’acquisition de l’imageur lui ouvre de nouvelles perspectives de services et de collaborations, nationales et internationales.

Des dizaines de milliers d’images de haute résolution en quelques heures

L’Opera Phenix+ peut générer en quelques heures, sur des échantillons biologiques, de grandes quantités d’images de haute résolution de structures cellulaires aussi diverses que le cytosquelette, les nucléoles, les mitochondries, les protéines membranaires, les extensions de neurones… Il est capable de détecter des défauts sur ces structures. Il permet aussi d’observer des organoïdes ou encore des signaux témoins de mécanismes cellulaires d’intérêt (rapporteurs fluorescents d’épissage, de réparation de l’ADN, de traduction…). La technologie fournit, à partir des images, des données quantitatives exploitables pour réaliser du criblage à haut débit de composés pharmacologiques. Par exemple, l’appareil est capable de produire près de 80 000 images en 2 heures pour 150 molécules pharmacologiques.

L’HCS donne de l’élan à la technologie MicroTubule bench

L’imageur HCS donne également les moyens de tirer parti du haut potentiel d’une technologie développée par le laboratoire SABNP et brevetée par Inserm Transfert, le MicroTubule bench (MTbench). Le HCS produit en effet 63 000 images en seulement 5h. Il multiplie le nombre d’images prises par essai et donc la fiabilité des essais.

MTBench est une méthode novatrice pour étudier un phénomène clé du fonctionnement du vivant : les interactions protéine-protéine et les interactions protéine-ARN. La méthode les détecte et les quantifie dans les cellules vivantes en utilisant une structure naturelle de la cellule, le réseau de microtubules. Cette méthode promet de nombreuses applications, en particulier pour tester l’action ou découvrir de nouveaux médicaments et pour mieux connaître les dérèglements associés aux maladies. Elle peut par exemple explorer dans des cellules vivantes l’impact de mutations responsables de maladies, aider à en comprendre le mécanisme, puis à rechercher des molécules thérapeutiques capables de corriger l’effet de ces mutations.

CitationDavid Pastré, directeur du laboratoire SABNP : « Grâce au soutien de Genopole et de l’Université d’Evry, mon laboratoire a pu acquérir un imageur combinant haut-débit et haute résolution. Ce dispositif était indispensable au développement de notre nouvelle technologie brevetée qui permet de mesurer des interactions biomoléculaires, notamment ARN/protéine, dans les cellules vivantes. Cet équipement est mutualisé et est aussi accessible à l’ensemble de la communauté scientifique publique et privée. »

Illustration du principe de la technologie Microtubule bench.
Les microtubules (cylindres bleus) sont utilisés comme une plateforme de capture et d’observation des phénomènes d’interactions. La protéine « appât » (orange) est fusionnée à une sonde fluorescente (rouge) et à un domaine de liaison au microtubule (violet). La protéine « proie » (gris) est fusionnée avec une sonde fluorescente (vert). L’interaction entre la protéine appât et la protéine proie est visible et quantifiable par la fluorescence émise le long des microtubules.

Illustration du principe de la technologie Microtubule bench
Représentation d’une interaction entre la protéine appât et la protéine proie à la surface des microtubules, sur laquelle repose la technologie.

Imageur HCS et technologie MTbench : un duo qui accroît l’attractivité de la plateforme de Biologie structurale

L’HCS « démocratise » la technologie MTbench inventée par le laboratoire SABNP en l’ouvrant vers une utilisation à grande échelle, voire industrielle. La technologie fait partie de l’offre de la plateforme de Biologie structurale pour des collaborations académiques avec d’autres laboratoires de recherche.

D’un point de vue industriel, elle est proposée par la société génopolitaine Synsight. Avec l’arrivée de l’HCS et son potentiel propre et associé à MTbench, la société Synsight devient un utilisateur important de la plateforme de Biologie structurale.

Illustration : Visualisation et quantification par la technologie MTBench des interactions protéines-protéines, observées à l’Opera Phenix+ dans une lignée cellulaire.

Visualisation et quantification par la technologie MTBench des interactions protéines-protéines, observées à l'Opera Phenix+ dans une lignée cellulaire.
La figure illustre un cas de forte interaction entre deux protéines, révélé par la fluorescence qui se concentre le long du réseau de microtubules.

SYNSIGHT est spécialisée dans la découverte et le design de nouvelles molécules thérapeutiques pour l’industrie pharmaceutique. Son activité repose sur une plateforme propriétaire et intégrée, combinant l’intelligence artificielle (AI) et l’imagerie cellulaire à haut contenu (High-Content Screening, HCS). Elle propose deux stratégies de criblage complémentaires : l’approche phénotypique qui évalue globalement l’effet thérapeutique et l’approche basée sur la cible thérapeutique qui précise le mode d’action.

La première approche utilise l’analyse d’images fondée sur les algorithmes d’apprentissage profond (Deep Learning). Elle sera possible grâce à la quantité gigantesque d’images en haute résolution produites par l’Opera Phenix+ (> 50 000 images par jour). La seconde approche de SYNSIGHT s’appuie sur la cible biologique, dont on cherche à moduler l’action par un criblage à haut débit grâce à la technologie Microtubule Bench, dont la société a l’exclusivité commerciale. Ces approches peuvent être intégrées aux processus du client, en identification (molécules actives identifiées par criblage dites « hits ») ou optimisation (sélection des molécules au meilleur potentiel appelées « leads ») de candidats médicaments.

CitationCyril Bauvais, directeur général de Synsight : « Le test cellulaire propriétaire Microtubule bench, pour lequel SYNSIGHT dispose de la licence exclusive et mondiale, accompagnés de tests hors cellules biophysiques nous permet d’avoir une connaissance multiparamétrique de l’effet des molécules (en cellule et hors cellule) et d’entraîner les modèles d’intelligence artificielle pour la sélection et le design de molécules efficaces. Toute la force d’une IA est, d’après nous, basée sur la qualité et la robustesse des données qui servent à son apprentissage. Bénéficier d’un accès à un tel équipement nous permet tout simplement de commencer à déployer notre offre. »
Synsight a ainsi pu confirmer l’interaction P53-MDM2, un couple bien connu en oncologie, et mis en place toutes les conditions de criblage nécessaires à l’identification de hits et l’optimisation multiparamétrique de leads pour ce système.

Un article scientifique sera soumis sous peu, en collaboration avec le laboratoire SABNP et l’Institut de chimie des substances naturelles (ICSN). Une interaction entre deux protéines de liaison à l’ARN YB-1 et Lin28, en lien avec le cancer a également été mise en évidence – dans un article publié dans Nature Communication.

L’imageur HCS Opera Phenix+ apporte à la plateforme mutualisée de Biologie structurale un équipement de très haute technologie. Associé à la méthode MicroTubule bench, inédite et unique au monde, et à l’expertise de l’équipe, il ouvre notamment à des études d’interactions protéine-protéine et protéine-ARN d’intérêt majeur en santé humaine, qui pâtissaient jusque-là d’un déficit de technologies.

Une plateforme unique en Europe


L’imageur HCS Opera Phenix+ apporte à la plateforme mutualisée de Biologie structurale un équipement de très haute technologie. Associé à la méthode MicroTubule bench, inédite et unique au monde, et à l’expertise de l’équipe, il ouvre notamment à des études d’interactions protéine-protéine et protéine-ARN d’intérêt majeur en santé humaine, qui pâtissaient jusque-là d’un déficit de technologies.

Pour aller plus loin

Vous êtes intéressé par la technologie : Participez au webinaire dédié au sujet

Rendez-vous lundi 29 mars 2021 à 15h30.
Webinaire « Imagerie quantitative in vitro automatisée »
Présentation par PerkinElmer de la technologie de l’Opera Phenix+.
Quel type de données sont générées ? Pour quels modèles in vitro ?
>> S’inscrire
Ce séminaire sera une introduction aux prochains workshops organisés autour de l’appareil.

Accès à la plateforme de Biologie structurale

Pour plus d’informations sur cette plateforme, ses équipements et les conditions d’accès, rendez-vous sur la page dédiée de notre annuaire.
La plateforme vous donne également accès à un spectromètre RMN 600 MHz et de 2 microscopes à force atomique (AFM).

  • Les plateformes mutualisées de Genopole

    Genopole met à la disposition des laboratoires et entreprises du biocluster des plateformes technologiques mutualisées.
    L’objectif est de leur apporter des solutions concrètes dans 8 champs de recherche et d’innovation en sciences du vivant : biologie cellulaire et imagerie, biologie moléculaire, biologie structurale, bioproduction, ressources biologiques, exploration fonctionnelle, bio-informatique, robotisation et automatisation.

Article posté le 19 mars 2021

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