IMPReSs

Le service IMPReSs

La mission principale du département IMPReSs (Integral Membrane Proteins Research and Services) est de développer et de proposer des méthodologies de bioproduction originales et robustes visant à faciliter les études structurales et fonctionnelles de protéines en solution, en particulier de protéines membranaires (PMs).

Notre expertise globale est centrée sur la bioproduction de PMs eucaryotes. Elle est notamment basée sur la maîtrise d’un système d’expression eucaryote particulièrement performant et adapté à la production de masse des PMs, la levure méthylotrophe Pichia pastoris. Elle s’appuie également sur un large panel de méthodologies dédiées à la préparation et à la caractérisation de PMs isolées dans différents environnements membrano-mimétiques contrôlés (détergents, polymères amphiphiles, liposomes et nanoparticules lipidiques).

Nos activités se répartissent sur deux axes :

1/ Nous mettons nos procédures et nos outils validés à la disposition de l’ensemble de la communauté scientifique académique et privée, sous forme de prestations de service ou de recherche validées par le CNRS. Afin de répondre au mieux aux projets des utilisateurs, l’offre de prestation est découpée en activités thématiques totalement modulables allant du clonage du gène d’intérêt jusqu’à la purification de la protéine correspondante.

Cette offre est détaillée dans la rubrique Prestations ci-dessous.

2/ A travers divers projets de recherche méthodologiques, nous nous efforçons de développer et diversifier notre savoir-faire sur des problématiques de bioproduction avec un double objectif :
- Explorer de nouvelles pistes méthodologiques destinées à faciliter l’études de PMs en solution.
- Augmenter notre expertise et notre offre de prestations.

Les projets en cours sont résumés dans l’onglet Recherche et Développementdu site.

Equipements

Le service dispose de l’ensemble des dispositifs et instruments nécessaires à la production et à la purification de protéines recombinantes secrétées, intracellulaires et membranaires. Nous avons ainsi accès à une batterie d’agitateurs-incubateurs thermostatés (Multitron, Orbitron, NBS C10…), à 4 bioréacteurs de type Labfors5, à deux systèmes de broyage cellulaire (Fastprep24 et FastPrep 5G), à un parc récent et complet de systèmes de centrifugation (Multifuge X1 et X Pro, Sorvall LYNX6000…) et d’ultracentrifugation (Beckman Optima XE, Sorvall Discovery M120SE), à 4 chaînes de purification automatisées (de type Äkta Pure et Äkta Purifier), ainsi qu’à l’ensemble des systèmes d’analyses disponibles dans l’unité.

Nous disposons par ailleurs de tous les équipements et autorisations nécessaires pour réaliser des tests de fixation de ligands radioactifs sur différents types d’échantillons cellulaires, membranaires ou protéines en solutions, y compris au format 96-puits (systèmes de filtration et de comptage par scintillation TopCount et TriCarb).

Prestations

Nous proposons à nos partenaires différents types de services et prestations :

  • Clonage

Le clonage du gène d’intérêt peut être pris en charge à partir d’ADN fourni par le client (ADNc ou ADN plasmidique) ou par un prestataire (gène synthétique notamment). La plateforme dispose d’un panel de vecteurs d’expression standards adaptés aux systèmes d’expression utilisés, qui peuvent être personnalisés en fonction des besoins (tags d’affinité, séquences de clivage …). Des approches classiques de clonage par restriction / ligation sont habituellement utilisées pour l’obtention des vecteurs recombinants.

  • Test d’expression

Différents systèmes d’expression sont utilisés en routine au sein de la plateforme pour la production de protéines membranaires (PMs) et cytosolubles, en particulier les systèmes Pichia pastoris et Escherichia coli, ainsi que diverses lignées cellulaires de mammifères. A travers une étude de faisabilité, la production de la protéine d’intérêt peut ainsi être testée dans le ou les systèmes d’expression disponibles les plus adaptés.

Dans le cas du système d’expression Pichia pastoris, l’utilisation de la technique de Yeastern Blot développée sur la plateforme permet un criblage du niveau d’expression de clones recombinants au format 96 puits.

  • Production et préparation d’échantillon protéiques

Les productions des protéines d’intérêt sont réalisées en flasques agitées jusqu’à un volume de 10 litres de milieu. Pour des volumes plus importants, des cultures en bioréacteurs de 3 à 5 litres sont également réalisables. Dans le cas des PMs, les protéines peuvent être fournies sous forme de préparations membranaires, obtenues par ultracentrifugation différentielle après lyse cellulaire.

  • Purification de protéines

Le service dispose de quatre chaînes de purification automatisées (de type Äkta Pure, Äkta Purifier), ainsi qu’un panel complet de colonnes et résines de chromatographie d’affinité, d’échange d’ions et d’exclusion de taille. Selon les besoins, une purification par des méthodes plus spécifiques peut également être mise en place.

Dans le cas de protéines membranaires, un criblage des conditions d’extraction et de purification est réalisé afin pour répondre au mieux aux besoins de chaque protéine et de chaque projet (composition des tampons, criblages de détergents, échanges de détergents, processing des protéines, méthodes chromatographiques...).

  • Reconstitution de PMs en particules lipidiques

Après purification, la reconstitution de PMs dans un environnement membrano-mimétique (protéoliposomes, nanoparticules lipidiques…) peut être réalisée lorsque les conditions le permettent pour répondre aux problématiques de stabilité des PMs en solution.

  • Caractérisation des échantillons

A chaque étape, différentes analyses biochimiques sont utilisées pour la caractérisation des échantillons protéiques (électrophorèse, immunodétection, chromatographie d’exclusion de taille…). Des analyses par spectrométrie de masse peuvent également être effectuées en collaboration avec nos collègues de PCBIS et du LSMBO (IPHC, Strasbourg). Lorsqu'ils sont disponibles, des tests d'activités peuvent être réalisés à chaque étape de la production pour une caractérisation avancée des protéines. La plateforme est notamment complètement équipée et accréditée pour réaliser des tests radioactifs tels que fixation de ligands (radiobinding) ou tests de transport, y compris au format 96-puits. Des essais fluorimétriques et des tests d’interaction par SPR sont également réalisables.

Activités de formation

IMPReSs participe depuis plusieurs années à l’enseignement et à l’animation de travaux pratiques sur le thème de la bioproduction au sein de l’ESBS (École Supérieure de Biotechnologies de Strasbourg) et de l’usine école EASE (European Aseptic and Sterile Environment training center).

Partenariats industriels et académiques

En tant que membre de différents réseaux scientifiques nationaux et internationaux consacrés à l’étude de systèmes membranaires et de leurs protéines associées, nous participons depuis plusieurs années à divers projets de recherche dans le domaine de la production et de l’analyse de protéines recombinantes. Nous avons ainsi accumulé un solide savoir-faire valorisé par de nombreuses publications et 4 brevets qui illustrent concrètement nos compétences.

En termes d’activités, près de 200 projets collaboratifs et prestations de service ont été réalisés sur la plateforme IMPReSs depuis sa mise en place en 2012. Ces projets sont menés aussi bien pour le compte de partenaires privés (sociétés Avacta, Calixar, Domain Therapeutics, Eurofins, NovAlix, NMRTech, Sanofi, Servier, Synthelis…), mais également dans le cadre de collaborations académiques locales (IBMC, IBMP, ICS, IGBMC, IPHC-LSMBO), nationales (Université d’Avignon ; CBMN Bordeaux ; IBS Grenoble ; IBCP et ISA Lyon ; IBMM et IGF Montpellier ; Institut Curie, Institut Pasteur et UPMC Paris) et internationales (Ghent University, BE ; Instituto Butantan, BR ; Copenhagen University, DK ; Scripps RI, USA).