Domaines membranaires et assemblage viral

  • 15 nov 2021: Félicitations à Rayane et Coline qui ont animé deux ateliers plein de succés auprès des participants à MiFoBio 2021!


    Coline et Sebastien Lyonnais (CEMIPAI) ont animé un atelier de microscopie à force atomique (AFM) corrélée à la fluorescence sur la visualisation e la caractérisation de particules de Sars-CoV2 à l'échelle nanométrique, avec l'aide de la société JPK/Bruker. 





    Rayane et Delphine ont elles animé un atelier par microscopie de super-résolution STED en 2D et 3D sur la visualisation de particules de HIV-1 sur des protrusions d'actine avec l'aide de la société Abberior.



  • 29 oct 2021: Félicitations à Manon et Coline qui ont obtenu une bourse de l'Université de Montpellier pour assister respectivement au congrès CROI 2022 et à MiFoBio 2021.

 

  • 27-30 sept 2021: Congrès joint de la Société Française de Biophysique et du Groupement d'Etude des Membranes.
    Notre travail sur le tri des lipides de la membrane plasmique durant l'assemblage de HIV a été sélectionné pour une communication orale.

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  • 03 juin 2021: Félicitations à Delphine, membre du comité d'organisation du 23ème congrés Exo-Endo. Une référence dans le domaine du trafic membranaire!
    Toute l'équipe participera et Manon donnera un rapide apperçu de son travail! Delphine dirigera la session "Physics and membrane dynamics" avec L. Johannes (Inst. Curie)

 

  • 01mai 2021: Bienvenu(e)s à ISEV 2021!



    Si vous êtes intéréssés pas les vésicules extracellulaires I-BAR, n'hésitez pas à suivre la présentation orale de Delphine OD09.04. Accessible jusque au 14 juin!!

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  • 16 mar 2021 : Notre webinaire " Imaging Viruses : From Single Molecule to Diagnosis" a été un véritable succés!
    Des intervenants de renommée mondiale. Plus de 100 inscrits venus de toute l'Europe et même du monde entier! Un grand merci au GdR ImaBio et à Abbelight pour le soutien dans l'organisation.

  • 04 oct 2020 : Fête (virtuelle) de la Science
    Merci à Delphine qui contribue à la diffusion des savoirs accumulés dans l'équipe auprès des jeunes dans la série du CNRS: "Ma vie au Labo"



  • 07 sept 2020 : Retrouvez la conférence grand publique intitulée "Le monde des virus" dans le cadre du cycle de conférences GAIA par Delphine sur Youtube.





  • 20 mai 2020 - Félicitations à Delphine qui donnera une conférence grand publique intitulée "Le monde des virus" dans le cadre du cycle de conférences GAIA.  (Inscriptions ici)

     
  • 15 mai 2020 : Toute l'équipe est fière et heureuse d'apparaître dans les faits marquants de l'institut des Sciences Biologiques du CNRS de 2019.

    https://pbs.twimg.com/media/EYdMYxYWoAAiGOx?format=png&name=small
  • 30 Apr 2020 - Félicitations à Delphine! Editrice invitée pour l'édition spéciale de la revue internationale Viruses:

    "RNA Viruses and Membranes"

    https://www.mdpi.com/img/journals/viruses-logo.png?72c9debfea22cec2

  • >20 Avr 2020 : Webinaire AFM/Virus : International symposium "An insight into viruses".
    Félicitations à Delphine Muriaux et Sébastien Lyonnais (CEMIPAI) pour leur passionant webinaire organisé par Bruker. De belles images de nombreux virus infectieux!


  • Dec 2019 : Félicitations à Kaushik
    Kaushik a reçu une bourse de la SBCF pour présenter les travaux de sa thèse au congrès joint de la société Américaine de Biologie Cellulaire et de l'Organisation de Biologie Moléculaire Européenne (ASCB-EMBO joint meeting) à Washington.

  • Nov 2019 : Notre article sur le tri des lipides cellulaire par HIV-1 mis en avant par le CNRS et l'ANRS :
    Voir l'article du CNRS et celui de l'ANRS
  • Oct 2019 : HIV-1 choisi certains lipides de la membrane des lymphocytes pour s'assembler.


 




Anciennes actualités

PostDoct de 2 ans financé par l'Infectiopole:

Screening Of Small Molecules Targeting Arboviruses Using Infectious Fluorescent Cellular Assays.
https://www.irim.cnrs.fr/images/stages-emplois/picto_closed.png

Thèse interdisciplinaire financée par le CNRS (Prime 80)

Development of enhanced TIRF microscopy to study the dynamics of viral assembly at the single molecule level.

https://www.irim.cnrs.fr/images/stages-emplois/picto_closed.png

Notre équipe s'intéresse au rôle des protéines de matrice et de capsides ainsi que des lipides et domaines lipidiques dans l'assemblage des virus dans leur cellules hôtes.
Nous étudions ces phénomènes de façon quantitative à l'échelle de la molécule unique dans des cellules vivantes et dans des systèmes modèles.


Nos axes de recherches comportent 5 grandes questions :

Assemblage moléculaire du virus HIV-1 à la membrane plasmique des cellules T CD4 (Mariani et al., 2014)





1.Tri des lipides lors de l'auto-assemblage des protéines Gag du HIV-1 et M1 du virus de la grippe A

(Financement : ANR Fluobuds, CNRS, Univ Montp, GdR IMABIO, ERC Erasmus Mundus)

Ce projet vise à déchiffrer le rôle de nanodomaines lipidiques préexistant ou générés dans la membrane plasmique de la cellule hôte lors de l’assemblage viral.
Lors de précédentes études, nous avons montré que l’interaction entre le domaine Matrice de la protéine Gag et des lipides spécifiques de la membrane plasmique (PS/PIP2) induit l’assemblage des rétrovirus (Hamard-Péron et al., 2010 ; Hamard-Péron & Muriaux, 2011). Nous avons proposé que des microdomaines enrichis en lipides acides (ALEM) sont crées par l’oligomérisation de la protéine Gag de HIV-1 dans la membrane plasmique de la cellule hôte lors de l’assemblage viral (Kerviel et al., 2013, Yandapalli et al., 2014, Mariani et al., 2014 & Saad & Muriaux, Editorial 2015).

Pour cela, nous avons caractérisé la nature et les effets de l’interaction du domaine MA des protéines Gag rétrovirales (HIV-1 et MLV) avec des membranes lipidiques in silico (Kerviel et al., 2013, Charlier et al., 2014).

In vitro, nous nous sommes intéressés à l'impact de l'auto-assemblage des protéines Gag de HIV-1 sur la réorganisation de la membrane plasmique à l'aide de membranes modèles de composition moléculaires mimant cette membrane. Nous avons ainsi pu montrer que lors de son auto-assemblage, la protéine virale Gag trie les lipides membranaires et génére des nano-domaines lipidique enrichis en PIP2 et Cholestérol, tout en excluant la Sphingomyéline (Yandrapalli et al., 2016).

Nous avons finalement quantifié ce phénomène dans les cellules hôtes du virus (lymphocytes T CD4 infectés par HIV-1 ou transfectés par Gag) en mesurant les changement de diffusion des lipides (PIP2, Cholesterol, SM et PE) dans et en dehors du bourgeon viral à la surface des cellules T par sSTED-FCS (Scanning STED FCS), en collaboration avec C. Eggeling (U. Oxford/ Univ Jena, UK-Allemagne) et J Chojnacki (U. Oxford/ IRSI Caixa, Barcelona, SP) (Favard et al., 2019)
Ce travail a été mis en avant par la Company of Biologists, par l'INSB du CNRS dans ses actualtités et dans ses faits marquants 2019 et par l'ANRS.

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2. Microscopie de molécule unique de l'assemblage de HIV-1 dans des lymphocytes T CD4 vivants

(Financement : ANR Fluobuds, CNRS, Univ Montp, GdR MIV, Erasmus Mundus)

En parallèle, nous étudions la dynamique de l'assemblage des protéines de capside dans la cellule par des méthodes de microscopies optiques de super résolution (Live PALM, spt-PALM), en collaboration avec les équipes de JB Sibarita (IINS, Bordeaux) et de M. Dahan (Institut Curie, Paris).
Nous retraçons l’assemblage, molécule par molécule, à une résolution de quelques nanométres, générant des milliards de trajectoires individuelles (Mariani et al., 2016, Journal Cover)


Nous nous appuyons sur des méthodes issues du Big Data, pour l'analyse automatique de ces trajectoires à l'aide d'inférences Bayésiennes. En collaboration avec J.B. Masson (Institut Pasteur), M. El Beheiry et M. Dahan (I. Curie) nous avons ainsi pu suivre pendant 25 minutes, molécules après molécules l'auto-assemblage de Gag lors de la formation d'une VLP de HIV-1 dans un lymphocyte T. Ceci en mesurant à la fois les changements dans la diffusion de ces molécules (gauche du film) mais aussi dans l'énergie d'attraction (droite du film) qu'elles ressentent à la proximité du site d'assemblage. (Mariani et al., 2018)

Nos travaux sur l’étude de l’assemblage du HIV-1 par microscopies de super résolution du vivant ont donné lieu à 2 revues d’intérêt général (Inamdar et al., 2019 et Arone et al., 2021).

 
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3. Dynamique de l’actine corticale et courbure membranaire au cours de l’assemblage viral.

(Financement : ANRS, Sidaction, FRM)

Ce projet vise à identifier des co-facteurs cellulaires issus de cellules hôte du HIV-1 (lymphocytes T-CD4+) et capables de moduler de façon concertée, la dynamique, l’organisation de domaines membranaires et la courbure membranaire au cours de l’assemblage du HIV-1 ainsi que l’actine corticale filamenteuse (F-actin).



Au cours de nos recherches, nous avons montré que la tétraspanine CD81 est une protéine transmembranaire de la cellule hôte impliquée dans l’assemblage de HIV-1 dans les cellules T CD4 (Grigorov et al., 2009) et que la voie d’endocytose clathrine dynamine était impliquée dans la transmission du HIV-1 des cellules T CD4 aux cellules T CD4 (Bosch et al., 2008).

Nos travaux s’intéressent maintenant à l’étude du rôle de ces tétraspanines dans l’assemblage d’un autre rétrovirus humain HTLV-1 infectant chroniquement les lymphocytes T en collaboration avec Hélène Dutartre (CIRI, ENS Lyon) (financement ANRS 2021) Nous avons aussi étudié le rôle d’un régulateur majeur du réseau d’actine corticale régulé par la voie d’activation Rac1/IRSp53/Wave2/arp2/3 dans l’assemblage de la protéine Gag du HIV-1 et le relargage de la particule virale dans les cellules T CD4, hôtes principales du HIV-1 (Thomas et al., 2015).

Nous avons pu montrer qu’effectivement le facteur de courbure membranaire IRSp53 était impliqué dans l’assemblage et le bourgeonnement de la particule virale Gag du HIV-1 (Inamdar et al., 2021). Au cours de la réduction d’expression de IRSp53 par ARN interférent dans des cellules productrice de particules Gag du HIV-1, nous observons un blocage de l’assemblage du virus à mi-parcours (Figure A). IRSp53 est retrouvé au site d’assemblage du virus , comme observé par microscopie PALM (Gag)/STORM (IRSp53 (Figure B) et quantifié en corrélant des mesures expérimentales de single molecule coordinate based colocalisation (CBC) avec celles obtenues par simulations numériques sur des modèles pré-établis (Figure C). La protéine cellulaire IRSp53 aide à la courbure membranaire lors de la formation de la particule de HIV-1 afin de finaliser l’assemblage et le bourgeonnement du HIV-1.


D’après Inamdar et al., 2021.

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4. Rôle des protéines de matrice M et de cofacteurs cellulaires dans l’assemblage du virus de la grippe et du SARS-CoV-2.

 

Nous étudions d’autres virus enveloppés à ARN. Le virus de la grippe, A (H1N1) pdm09, toujours circulant, qui a causé la première pandémie du 21e siècle. Nous nous intéressons au rôle de la protéine de matrice M1 (et M2) dans l’assemblage membranaire de ce virus. M1 est la protéine virale la plus abondante et est indispensable pour l’assemblage du virus de la grippe. Nous avons récemment montré que le triplet d’arginines (R76/77/78) localisé sur l'hélice 5 de M1, motif très bien conservé parmi les sous-types de la grippe A, était indispensable à sa localisation à la membrane plasmique des cellules, à l’accrochage membranaire de M1, à son incorporation dans les particules virales et à son infectivité (en collaboration avec O.Moncorgé, IRIM CNRS Montpellier et P. Roingeard, Université de Tours). Sa mutation abolit complètement la production de virus infectieux. Cette étude, nous a également permis d’élaborer un système minimum de production de VLP-M de la grippe A non infectieuses (Kerviel, Dash et al., 2016).


Nous nous intéressons maintenant, au rôle de l’actine corticale et de ses régulateurs de sa dynamique dans l’assemblage et le bourgeonnement du virus de la grippe A et du SARS-CoV-2 (Bracquemond & Muriaux, 2021), grâce à des techniques d’ARN interférents, d’infection, et de biologie cellulaire couplée à de la microscopie photonique avancée.

 


5. Etude par microscopie à force atomique (AFM) de l’assemblage du HIV-1, IAV et SARS-CoV-2 sur des particules virales uniques

(Financement : ANRS 2015, ANRS 2019, MUSE)

Nous avons montré à l’aide de la microscopie à force atomique au niveau de particules virales uniques que l’ARN génomique était un facteur de polydispersité de la morphologie du virus HIV-1 (Faivre-Moskalenko et al.,2014). En collaboration avec les biophysiciens C. Moskalenko et M. Castelnovo à l’ENS de Lyon, la microscopie à force atomique est utilisée pour étudier quantitativement la variation de la taille des particules et des cores viraux produits par des cellules hôtes, en fonction de divers micro-environnements (Bernaud et al., 2015). Cette polydispersité sert d’estimateur de l’efficacité l’auto-assemblage de la protéine Gag de HIV-1.

Nous avons récemment imager le virus SARS-CoV2 infectieux et inactivés par AFM en collaboration avec Sébastien lyonnais et l’équipe du Cemipai (Lyonnais et al., 2021).


Nous continuons à analyser tous types de VLP dérivés des virus HIV-1, IAV et SARS-CoV-2 par ces techniques de fluorescence, qui représentent de merveilleux outils pour étudier l’assemblage ou l’entrée des virus dans leur cellule hôte (en dehors d’un BSL3).


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*Co-last and/or corresponding, # Co first
En gras les membres du laboratoire.


Année de publication : 2022



Année de publication : 2021

Année de publication : 2020


Année de publication : 2019


Année de publication : 2018

 


Année de publication : 2016

 


Année de publication : 2015


Année de publication : 2014

Année de publication : 2013


Année de publication : 2012

 



Publications antérieures à l'équipe.

Année de publication : 2011
Année de publication : 2010 Année de publication : 2009
  • Gasecka A, Han TJ, Favard C, Cho BR, Brasselet S. Quantitative imaging of molecular order in lipid membranes using two-photon fluorescence polarimetry. Biophysical Journal ; 97(10):2854-62.
  • Grigorov B, Attuil-Audenis V, Perugi F, Nedelec M, Watson S, Pique C, Darlix JL, Conjeaud H and D.Muriaux A role for CD81 on the late steps of HIV-1 replication in a chronically infected T cell line. Retrovirology ; 6:28.
  • F.Perugi, D.Muriaux, B.C.Ramirez, S.Chabani, E.Decroly, JL.Darlix, V.Blot & C.Pique Human Discs Large is a new negative regulator of HIV-1 infectivity. Molelcular & Cellular Biology ; 20:498-508.
  • Taulet N, Comunale F, Favard C, Charrasse S, Bodin S, Gauthier-Rouvière C. N-cadherin/p120 catenin association at cell-cell contacts occurs in cholesterol-rich membrane domains and is required for RhoA activation and myogenesis.Journal of Biological Chemistry ; 284(34):23137-45.
  • Portet T, Camps i Febrer F, Escoffre JM, Favard C, Rols MP, Dean DS. Visualization of membrane loss during the shrinkage of giant vesicles under electropulsation. Biophysical Journal ; 96(10):4109-21.
Année de publication : 2008
  • Macia E, Partisani M, Favard C, Mortier E, Zimmermann P, Carlier MF, Gounon P, Luton F, Franco M. The pleckstrin homology domain of the Arf6-specific exchange factor EFA6 localizes to the plasma membrane by interacting with phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate and F-actin. Journal of Biological Chemistry 283(28), 19836-44.
  • Fritz JV, Didier P, Clamme JP, Schaub E, Muriaux D, Cabanne C, Morellet N, Bouaziz S, Darlix JL, Mély Y, de Rocquigny H. Direct Vpr-Vpr interaction in cells monitored by two photon fluorescence correlation spectroscopy and fluorescence lifetime imaging Retrovirology ; 22, 87.
  • Bosch, B., Grigorov, B., JL. Darlix, D. Muriaux & J. Esté. A clathrin-dynamin-dependent endocytic pathway for the uptake of HIV-1 by direct T cell-T cell transmission. Antiviral Research ; 80:185-93.
  • L. Houzet, Z. Morichaud, L. Didier, D. Muriaux, JL. Darlix & M.Mougel. Deletion in nucleocapsid turn HIV-1 into a DNA-containing virus. Nucleic Acids Research ; 36, 2311-9.
  • Corbin, B. Grigorov, P. Roingeard, J.-L. Darlix et D. Muriaux. Une nouvelle vision de l’assemblage du HIV-1 / Revisiting HIV-1 assembly. Médecine & Sciences ; 24:49-55.

MEMBRES DE L’ÉQUIPE (Cliquez sur les noms pour plus d'infos)

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Delphine Muriaux – DR1 CNRS, HDR Virologie.
Cyril Favard – IRHC CNRS, HDR Biophysique.
Peggy Merida - AI CNRS, Biologie Cellulaire.
Jitendriya Swain - Post Doc, Etincell.
Rayane Dibsy - Doctorante 3 CBS2 Montpellier, Sidaction.
Manon Gourdelier - Doctorante 3 CBS2 Montpellier, Region Occitanie.
Anita Mouttou - Doctorante 3 CBS2 Montpellier, Prime 80 CNRS.
Coline Arone - Doctorante 2, CBS2 Montpellier, ED CBS2.
Erwan Bremaud - CDD Ingénieur CNRS.

 





 

 



ALUMNI

2020
  • Aurore de Poret  CIFRE-CILOA. maintenant spécialiste des procédés et technologies de laboratoire en CDI chez Bayer.
  • Kaushik Inamdar, ANRS, maintenant en post-doc au MPI for Biophysical Chemistry (Equipe S. Jakobs) à Goettingen, Allemagne. 
  • David Bracquemond, ENS Chimie Montpellier, maintenant Ingénieur d'études à CEMIPAI.
  • Aurélie Favarin (w/L. Picas) - M2 Infectiologie, Univ. Montp.
2019
  • Noémie Oziol - M2 Infectiologie, Univ Montpellier.
  • Alice Trausch - L3 Pro alternance CNRS
2018
2017
  • Shantoshini Dash - Doctorante 3 CBS2 Montpellier, Infectiopôle Sud. Actuellement en Post-Doc à l'université de Pennsylvannie
  • Elise Boilley - M2 EPHE Paris Sorbonne. Ingénieure Consultant chez Efor Lyon
  • Salma Guerfallah - M2 Biologie Santé Montpellier, GDR ImaBio
  • Aida Houhou - M1 Biophysique Montpellier
  • Sarah Hadouch - L3 Chimie pour la Santé
  • Mélanie Amigues - L3 Pro CNRS
2016
  • Charlotte Mariani, Doctorante NUM, Etude de la nano-organisation dynamique de la protéine Gag du VIH-1 à la membrane plasmique des Lymphocytes T CD4+ au cours de l’assemblage viral", Bioprocess validation Specialist pour Merck.
  • Naresh Yandrapalli, Doctorant NUM,  "Role of HIV-1 Gag protein multimerization in the generation of nanodomains in lipid membranes", actuellement en post-doc au Max Planck Institute des Colloides et Interfaces à Berlin dans le cadre du consortium de biologie synthétique.
  • Julien Noero, Master Biophysique Cellulaire et Moléculaire, NUM
  • Lisa Morichon, BTS Biotechnologies 1ére année.
2015
  • Nathalie Gros, CDD IE CNRS, "Rôle des résidues de la matrice dans l'accrochage membranaire et l'assemblage du virus MLV". Maintenant en poste IE CNRS au Cemipai.
  • Alexis Chesseron, Master Physique et Ingénierie du Vivant, NUM
  • Jordan Tremolet, BTS Biotechnologies 1ere et 2eme année
2014
  • Adeline Kerviel - Doctorat UM2 (Financement ENS Lyon), "Implications des domaines basiques de la protéine de matrice M1 dans l’assemblage membranaire du virus de la grippe A." 2017-Post Doc King's College London.
  • Jan Prchal - Visiting Scientist - Sanofi Price - Institute of Chemical Technology - Prague (CZ)
  • Emmanuel Aurouet - M2 Ecole Pratique des Hautes Etudes Paris - Beckman Coulter
  • Rony Midahuen - M1 Biotechnologie.
2013
  • Audrey Thomas - Doctorat de l’ENS Lyon (Financement ANRS-FRM) Caractérisation des RhoGTPases et des voies de signalisation impliquées dans l’assemblage du virus HIV-1
  • Sophie Guillaume - 1ére année ENS Chimie Montpellier.
  • Alexandre Pasquiou – M2 Imagerie et Systèmes Appliqués en Biologie (Nice - Bourse Zeiss) - Amplitech
  • Taoufik Lahdidioui - M2 Informatique Pour les Sciences (IPS) (Montpellier- Bourse RT-mFm)
2012
  •  Charlotte Berliat – 3eme année École d’ingénieur Chimie Physique Électronique Lyon - Laboratoire Aguettant
  • Fatimata Diagne – M2 École Pratique Des Hautes Études Paris.
  • Stéphane Pelletier - L3 Biologie Cellulaire.
  • Elise Faye - 1ére année ENS Chimie Montpellier.

 


 QUELQUES PHOTOS





 

ACADEMIQUES

INTERNATIONALES

NATIONALES

LOCALES

INDUSTRIELLES

Responsables


Delphine Muriaux

DR1 CNRS, Directrice CEMIPAI, HDR virologie
En savoir +


Cyril Favard

IRHC CNRS, HDR Biophysique

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En bref

Notre équipe est pluridisciplinaire et fait appel à la biologie cellulaire, la biochimie, la biophysique et la biophotonique.



Financements

           
  
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IRIM
Institut de Recherche en Infectiologie de Montpellier
UMR 9004 - CNRS / UM
1919 route de Mende - 34293 Montpellier cedex 5
FRANCE

 

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