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Unité ad hoc UA13 - Inserm - CEA - Université Grenoble Alpes

Laboratoire biosciences et bioingénierie pour la santé

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Publié le 4 octobre 2023
L’unité Biosciences et BioinGénierie pour la santE (BGE) est constituée de trois équipes labélisées par les tutelles UGA, CEA et Inserm.
- L’équipe Biomics sous la responsabilité de Xavier Gidrol 
- L’équipe EDyP sous la responsabilité de Christophe Bruley et Yohann Couté 
- L’équipe Gen&Chem sous la responsabilité de Marie-Odile Fauvarque 


En s’appuyant sur leurs expériences et pratiques collaboratives anciennes, ces trois équipes conduisent des travaux scientifiques et technologiques complémentaires et coordonnent leur recherche pour mettre en œuvre le projet scientifique global visant à l’identification de biomarqueurs et de cibles thérapeutiques, l’étude de leur fonction, leur utilisation pour le diagnostic et pour la mise au point de nouvelles solutions thérapeutiques sous la forme de candidats-médicaments ou de biothérapies issues de l’ingénierie cellulaire et tissulaire, ainsi que d’outils d’analyse bioinformatique des données expérimentales, principalement dans les maladies du métabolisme et le cancer.

Objectifs scientifiques

L’unité BGE a pour objectif de contribuer à l’amélioration de la santé humaine et à la médecine du futur via l’identification de biomarqueurs d’intérêt pour le diagnostic, le pronostic, la théranostique et le suivi de patients, la découverte de candidats médicaments ainsi que pour le développement et la production des thérapies innovantes issues de l’ingénierie cellulaire et tissulaire. Dans cet objectif, l’unité BGE cherche à identifier des candidats biomarqueurs et des cibles thérapeutiques et à comprendre leurs fonctions physiopathologiques dans la réponse cellulaire à des signaux de développement, à son macro et microenvironnement, ou à des contextes pathologiques liés à des maladies métaboliques ou les cancers, ainsi qu’à des maladies rares. Elle fonde ses recherches sur l’analyse sans a priori et à large échelle d’échantillons biologiques et cliniques, l’ingénierie cellulaire et tissulaire notamment à partir de cellules souches adultes (e.g. tumoroïdes, organoïdes), l’utilisation de modèles animaux et de modèles multicellulaires complexes. Ces travaux reposent sur le développement en continu de stratégies d’investigation à haut-débit et à haut-contenu du vivant (protéomique, génomique fonctionnelle, bioinformatique et criblage moléculaire).

L’activité de l’unité s’ancre dans un couplage assumé entre recherche fondamentale, recherche technologique, et recherche translationnelle pour la découverte de nouveaux processus moléculaires et cellulaires impliqués dans le développement ou des réponses physiologiques, dont la dérégulation engendre des pathologies de fort impact aux niveaux humain et sociétal, comme le diabète et l’obésité, la stéato-hépatite métabolique (NASH), le cancer du pancréas et d’autres cancers affectant des processus endocriniens, métaboliques, ou sécrétoires (hypophyse, prostate, sein, peau). L’unité s’intéresse tout particulièrement aux mécanismes moléculaires et cellulaires de l’initiation tumorale pour l’identification de biomarqueurs et le diagnostic précoce du cancer du pancréas, aux mécanismes de maintien de l’homéostasie cellulaire (système ubiquitine protéasome), ainsi qu’à la régulation de la dynamique des protéomes, en particulier pour la caractérisation de biomarqueurs dans des biofluides de patients, ou de « l’épi-protéome » (phospho-protéome, methyl-protéome, acyl-protéome ou ubi-protéome) comme témoin des modifications de l’activité et de la stabilité de protéines clés des processus physiopathologiques étudiés.

L’activité de recherche fondamentale nourrit et s’appuie sur les développements biotechnologiques, analytiques et méthodologiques réalisés dans chacune des équipes de l’unité. Ainsi, l’ingénierie cellulaire et tissulaire sous forme de tumoroïdes, d’organoïdes, et d’organoïdes-sur-puces concourt à l’étude fonctionnelle des biomarqueurs et cibles thérapeutiques dans des conditions expérimentales mimant au plus près la réalité physiologique de l’organe normal ou pathologique in vivo et préfigure les innovations thérapeutiques de demain. Le développement in vitro d’îlots de Langerhans ou de peau reconstituée s’inscrit dans une stratégie de médecine régénératrice qui vise à optimiser la transplantation de matériel biologique pour la restauration de la sécrétion d’insuline ou le soin d’ulcères de la peau chez les patients diabétiques ou la perte de substance chez les grands brûlés. L’utilisation de systèmes microfluidiques permet l’étude de la réponse cellulaire ou tissulaire à des modifications induites de l’environnement via des micro-capteurs dédiés à l’analyse métabolique des fluides biologiques au cours du temps. Ces modèles ont aussi pour objectif de développer des tests cellulaires précliniques pertinents (i.e. sur du matériel humain) de candidats médicaments ainsi que des tests compagnons à partir des cellules de patients (avatars de patient), grâce à des collaborations avec les cliniciens, afin de proposer des traitements personnalisés et d’éviter les effets indésirables (délivrer le bon médicament pour le bon patient au bon moment). Utilisées comme sondes chimiques, les petites molécules bioactives possèdent un champ d’application qui inclut et dépasse leur valorisation comme médicaments et met en exergue l’art d’utiliser des molécules pour découvrir de nouvelles informations sur le vivant et/ou valider des cibles biologiques comme cibles pharmacologiques éligibles pour la recherche de nouveaux médicaments. Enfin, la caractérisation de plus en plus profonde et précise des protéomes, de leurs modifications post-traductionnelles, et de leur dynamique, est rendue possible par des développements analytiques et informatiques constants. L’unité bénéficie en particulier d’une expertise avancée en informatique, bio-informatique et mathématiques appliquées, mises au profit de l’analyse des données de protéomique, leur intégration avec d’autres données omiques, et la prédiction de candidats biomarqueurs. Enfin, le développement de méthodes bio-analytiques basées sur les nano-capteurs développés au CEA permet d’étendre nos capacités de caractérisation d’entités d’intérêt biomédical (virus) ou bio-thérapeutiques (particules vaccinales).