Domaine, spécialité : Biochimie, Biophysique, Biologie structurale
Mots-clés : protéines membranaires, TSPO, systèmes d’expression, nanodisques, diffusion de rayons X et de neutrons (SAXS/SANS), cryo-microscopie électronique
Unité d’accueil : LLB/MMB
Résumé
Ce stage offre l’opportunité d’explorer TSPO, une protéine membranaire mitochondriale intrigante, utilisée en neuro-imagerie comme marqueur de l’inflammation cérébrale dans les cancers et maladies neurodégénératives. L’objectif est de produire TSPO dans des nanodisques puis d’analyser sa structure et son fonctionnement grâce à des approches biophysiques et structurales de pointe (MALS, DLS, SAXS/SANS, cryo-EM, MST). Ces recherches permettront de mieux cerner le rôle de TSPO et de contribuer au développement de nouveaux outils d’imagerie et de thérapie.
Fig. 1. TSPO comme marqueur thérapeutique en neuro-imagerie.
(a) Tomographie par émission de positons (PET) ; (b) surexpression de TSPO dans le cerveau d’un patient atteint de la maladie d’Alzheimer
Fig. 2. Reconstitution de TSPO dans un environnement biomimétique. (a) Localisation de TSPO dans la membrane externe de la mitochondrie ; (b) reconstitution de TSPO dans des nanodisques de DMPC et de csMSP.
Sujet détaillé
Les protéines membranaires sont au cœur de la vie cellulaire et représentent près de 60% des cibles thérapeutiques actuelles. Pourtant, elles restent peu caractérisées : à peine 3% des structures répertoriées dans la Protein Data Bank (PDB) leur correspondent. Leur étude constitue donc un défi scientifique majeur, notamment pour les produire sous une forme native et fonctionnelle.
Nous nous intéressons à TSPO, une petite protéine membranaire de la mitochondrie, présente notamment dans le système nerveux. Bien que son rôle biologique reste débattu, TSPO est déjà une cible importante en neuro-imagerie, en particulier en tomographie par émission de positons (PET), pour détecterl’inflammation cérébrale associée aux traumatismes crâniens, aux cancers et aux maladies neurodégénératives (Alzheimer, Parkinson) (Fig. 1).
L’enjeu : mieux comprendre la relation structure-fonction de TSPO afin d’éclaircir son rôle biologique et de contribuer au développement de nouveaux outils d’imagerie et de nouvelles approches thérapeutiques.
Projet de stage :
Objectif 1 : Produire TSPO dans un environnement biomimétique
Nous produisons la TSPO de souris (mTSPO) par expression recombinante dans E. coli, puis la reconstituons dans des nanodisques de phospholipides DMPC associés à une « membrane scaffold protein » circularisée (csMSP), qui favorise sa statbilité (Fig. 2). Le stage visera à optimiser la reconstitution pour améliorer la monodispersité et concentrer les échantillons pour les mesures de diffusion.
Objectif 2 : Explorer sa structure et son fonctionnement
La protéine sera caractérisée par différentes techniques biophysiques et structurales, pour lesquelles plusieurs données préliminaires ont déjà été obtenues :
- diffusion de lumière : MALS, DLS/SLS (@IBPC) ;
- diffusion aux petits angles : SAXS (@synchrotron SOLEIL, St-Aubin), SANS (@ILL, Grenoble) ;
- cristallogenèse (@I2BC) ;
- cryo-microscopie électronique (@I2BC) ;
- mesure de l’affinité pour des ligands par thermophorèse (MST, @I2BC).
Les résultats permettront de comparer TSPO en absence et en présence d’un ligand, afin de mieux comprendre les mécanismes de reconnaissance moléculaire et de les déterminants de sa stabilité.
Références :
- Structure/function of mTSPO translocator in lipid :surfactant mixed micelles,
Saade C, Pozza A, Bonnete F, Finet S, Lutz-Bueno V, Tully MD, Varela PF, Lacapere JJ, Combet S. Enhanced, Biochimie 224, 3, 2024. - Effect of amphiphilic environment on the solution structure of mouse TSPO translocator protein,
Combet S, Bonneté F, Finet S, Pozza A, Saade C, Martel A, Koutsioubas A, Lacapère JJ. Biochimie 205, 61-72, 2023.
Lieu du stage
Laboratoire Léon-Brillouin (CEA, CNRS, Université Paris-Saclay) et IMA2P du département B3S de l’I2BC à Gif-sur-Yvette, en collaboration avec l’IBPC à Paris.
Conditions de stage
- Durée du stage : 6 mois
- Niveau d’étude requis : Bac+5
- Formation : Master 2, école d’ingénieurs
- Poursuite possible en thèse : oui
- Date limite de candidature : 15 novembre 2026
Compétences requises
Étudiant·e de M2 en biophysique, biochimie ou physico-chimie, curieux·se et motivé·e par la biologie structurale et l’étude des protéines membranaires. Une poursuite en thèse pourra être envisagée à l’issue du stage.
Langue : français ou anglais
Liens utiles
- Site web du laboratoire : https://iramis.cea.fr/llb/mmb
- Site web du laboratoire : https://www.i2bc.paris-saclay.fr/equipe-interactions-and-assembly-mechanisms-of-proteins-and-biopolymers/
- Site web de l’encadrant : https://iramis.cea.fr/en/pisp/sophie-combet/
Responsable du stage
Sophie COMBET
Tél. : +33 1 69 08 67 20
E-mail :