BIOC est affilié au CNRS Biologie et à l'Ecole Polytechnique. Dans le cadre de son développement, BIOC intègre de plus en plus les processus des niveaux atomiques, supra-moléculaires et cellulaires, afin de comprendre et d'élaborer des phénomènes biologiques d'intérêt fondamental et technologique. Il aborde des questions liées aux processus cellulaires fondamentaux (synthèse des protéines, migration cellulaire, signalisation cellulaire), à l'évolution ainsi qu'aux pathologies (cancer, troubles du développement neurologique et maladies neurodégénératives). La recherche au BIOC est fortement interfacée avec d'autres disciplines et avec l'enseignement à l'IP Paris. 

BIOC est organisé en six équipes. Le laboratoire utilise et développe des techniques et des méthodes issues de la biochimie, de la biologie moléculaire, de la biologie cellulaire, de l'analyse structurale, de la cryo-microscopie électronique et de la biologie computationnelle. Les questions liées à la biotechnologie et à la biologie synthétique sont devenues plus importantes, y compris les efforts d'expansion du code génétique. Les questions biomédicales ont encore augmenté, avec l'arrivée de deux équipes qui s'intéressent à la médecine de précision pour le cancer et les maladies neurodégénératives. Cette démarche s'inscrit dans le cadre des défis sociétaux croissants et de l'initiative "Engineering for Health" d'IP Paris. Les thèmes de recherche de chacune des équipes sont brièvement décrits ci-dessous.

Thèmes généraux

L'équipe "Biologie computationnelle et Structures" (PI : T. Simonson) développe et applique des méthodes informatiques pour l'étude et l'ingénierie des interactions biomoléculaires. Les approches comprennent la dynamique moléculaire (MD) et des outils internes pour la conception computationnelle de protéines (CPD). L'équipe développe des théories, des méthodes et des logiciels, et utilise les outils disponibles pour résoudre des problèmes biologiques et d'ingénierie, tels que l'expansion du code génétique.

L'activité principale de l'équipe "Mécanismes de traduction" (PIs : E. Schmitt et Y. Mechulam) est d'identifier les spécificités moléculaires de la machinerie de traduction ribosomale dans les trois domaines de la vie, en utilisant une variété de méthodes structurales et biochimiques. L'équipe a investi des efforts importants dans le développement d'outils pour déterminer les structures des complexes ribosomiques en utilisant la cryo-microscopie électronique à l'Ecole Polytechnique. Une grande partie des études se concentre sur des modèles Archaea. Les archées, connues pour leurs habitats diversifiés allant des environnements extrêmes aux biotopes communs comme le sol et le microbiote humain, présentent des mécanismes informationnels fondamentaux très proches de ceux des eucaryotes, en particulier dans la biosynthèse des protéines. L'arrivée d'un chercheur de l'INSERM témoigne aussi d'un engagement à comprendre les questions de santé humaine au niveau moléculaire, en accord avec les stratégies du CNRS, de l'Ecole Polytechnique et d'IP Paris.

L'équipe "Traduction et dégradation des ARNm eucaryotes" (PI: M. Graille) utilise des approches biochimiques, structurales et de biologie cellulaire pour comprendre le rôle des modifications post-transcriptionnelles des ARN eucaryotes. La plupart des composants de l'ARN participant à la maturation et à la traduction des ARNm subissent de nombreuses modifications chimiques post-transcriptionnelles, petites et diverses, qui améliorent l'efficacité, la fidélité et la régulation de processus biologiques fondamentaux tels que la maturation, la stabilité ou la traduction des ARNm. Une fois déposées, ces modifications peuvent être reconnues par des protéines spécifiques (readers) qui influencent le destin de l'ARN. Ces modifications sont largement conservées au cours de l'évolution, mais leur rôle a longtemps été négligé en raison de l'absence fréquente de phénotypes évidents ou de la nature inconnue des enzymes (writers) qui ajoutent ces marques. L'équipe vise à déchiffrer leur rôle dans les processus biologiques centraux, dans la prolifération cellulaire, dans le développement des organes et à décrire les conséquences des mutants pathogènes.

L'équipe "Homéostasie des ARN et des ribosomes" (PI : S. Ferreira-Cerca) a été démarrée en 2023 avec l'arrivée de S. Ferreira-Cerca en tant que scientifique senior du CNRS, avec un financement initial du CNRS et de l'EP. Cette équipe vise à mieux comprendre les principes de l'homéostasie de l'ARN et des ribosomes, conduisant à un cadre conceptuel amélioré concernant l'évolution du métabolisme de l'ARN, et à fournir des informations sur la convergence et la divergence fonctionnelles au sein des différents domaines de la vie. En outre, l'équipe "Homéostasie de l'ARN et du ribosome" vise à exploiter son expertise pour développer des circuits de régulation des gènes biosynthétiques basés sur les archées et/ou des systèmes de bioréacteurs ingénieux et, plus généralement, à exploiter les connaissances qu'elle a accumulées pour développer des applications possibles.

L'équipe "Cytosquelette dans la morphogenèse cellulaire" (PI : A. Gautreau) cherche à comprendre le rôle du cytosquelette d'actine dans le remodelage des membranes cellulaires. De nombreux complexes multiprotéiques sont impliqués, comme la machine moléculaire Arp2/3 qui crée des réseaux d'actine ramifiés générant une force de poussée. L'équipe s'intéresse principalement à la régulation d'Arp2/3 dans les cellules normales et à sa dérégulation dans le cancer. L'équipe recherche de nouveaux régulateurs d'Arp2/3, puis combine la biologie cellulaire et la biochimie pour déchiffrer comment les machines moléculaires en jeu dans la polymérisation de l'actine s'assemblent après la traduction des sous-unités, et comment elles fonctionnent dans la génération de force et la mécanodétection. Enfin, l'équipe s'intéresse aux mécanismes fondamentaux de la transformation cellulaire au cours de la progression du cancer en utilisant l'introduction séquentielle de mutations pilotes dans le génome de cellules normales. Cela permet à l'équipe d'examiner comment les machines moléculaires sont dérégulées par la transformation progressive des cellules, mais aussi d'acquérir une compréhension détaillée de la synergie des mutations pilotes trouvées dans les tumeurs des patients en termes de changements phénotypiques et de sensibilité aux médicaments.

BIOC vient de recruter l'équipe "Signal Transduction and Therapeutic Targets in Neurodegenerative Diseases" (PI : B. Schneider). L'équipe s'attaque aux défis fondamentaux et cliniques liés à la neurodégénérescence/neurotoxicité dans les maladies à prions et d'Alzheimer et, plus récemment, dans la sclérose latérale amyotrophique (SLA). L'équipe a fourni des preuves de l'implication de mécanismes neurodégénératifs communs convergeant vers la protéine prion cellulaire de la membrane plasmique (PrPC) et de l'altération de la fonction de signalisation de la PrPC par diverses protéines amyloïdes non apparentées. L'équipe a également découvert que la PrPC relaie la toxicité de certaines nanoparticules (dioxyde de titane-TiO2, noir de carbone-CB) de notre environnement par les mêmes voies de signalisation que les amyloïdes. Les effecteurs (par exemple, les kinases ROCK, PDK1, PDK4) dérégulés en aval de la PrPC sont des cibles thérapeutiques potentielles sur lesquelles il est possible d'agir pharmacologiquement pour contrecarrer la neurotoxicité des amyloïdes ou des nanoparticules et limiter la progression des maladies neurodégénératives.

Disciplines - Méthodologies

• Biologie moléculaire et structurale (cristallographie aux rayons X et cryoEM)
• Biochimie des protéines et des acides nucléiques
• Biologie physico-chimique
• Biologie cellulaire
• Bioinformatique

Enseignement

Soutien aux travaux expérimentaux du Département de Biologie de l’Ecole polytechnique (6000 heures.élèves/ an)
Master mention ’’Biologie Santé’’ de l'IP Paris
68 thèses de 1975 à 2020