Congrès SMAP 2024

Cette rentrée 2024 a été l’occasion de retrouvailles scientifiques autour de la spectrométrie de masse à Lille. En effet, après la mythique braderie de Lille, s’est tenu le congrès SMAP 2024 au Grand Palais de Lille, du 16 au 19 septembre 2024. Ce congrès de renommée internationale est une opportunité de rassembler la communauté autour de la spectrométrie de masse et des analyses protéomiques, avec 16 thématiques riches et variées réparties sur 10 sessions parallèles :

• Intelligence artificielle et bio-informatique
• OMIC spatiales et imagerie MS
• Analyses structurales et Top-down
• Protéogénomique et métaprotéomique
• Nouveaux thèmes dans les OMIC
• OMICs sur les plantes et les aliments
• Lipidomique, métabolomique et petites molécules
• Quantification
• Spectrométrie de mobilité ionique
• Développement instrumental
• Analyse environnementale
• Mélanges complexes, polymères, microplastiques
• Médecine légale et patrimoine culturel
• Santé et sciences biologiques
• PTM (Modifications Post-Translationnelles)
• Interactomique

À la suite de cette présentation générale, je vais me concentrer sur la session PTM, dédiée aux « Post-Translational Modifications ». Cette session a débuté par une présentation principale du professeur danois Ole Nørregaard Jensen, suivie de trois communications orales. Le groupe du professeur Jensen se concentre sur le développement et l'application de méthodes bio-analytiques hautement sensibles et spécifiques pour l'analyse des structures protéiques et de la protéomique fonctionnelle, en utilisant des techniques avancées de spectrométrie de masse de type MALDI et ESI. Ils utilisent une variété de techniques chimiques, analytiques, biochimiques et informatiques pour élucider l’implication des modifications post-traductionnelles des protéines et leur rôle dans les réseaux cellulaires, dans la santé et la maladie. Les principaux axes de recherche de son équipe sont : (1) la biologie de la chromatine, l'épigénétique et le cancer ; (2) les séparations par mobilité ionique de biomolécules isomériques et quasi-identiques ; et (3) l'imagerie des tumeurs cancéreuses par spectrométrie de masse histomoléculaire.

Dans la continuité de cette thématique, nous avons écouté Séverine Zirah (Molecules of Communication and Adaptation of Microorganisms, UMR 7245 CNRS, MNHN, Paris, France), qui nous a présenté les « Bufferins », une nouvelle classe de peptides bactériens produits par les ribosomes et modifiés de façon post-traductionnelle (RiPPs), impliqués dans l’adaptation au cuivre. Ils ont mis en évidence que la bactérie Caulobacter crescentus produit deux « bufferins », nommés respectivement Buf1 et Buf2, capables d'améliorer la croissance bactérienne en cas de stress lié au cuivre. Buf1 et Buf2 contiennent respectivement 4 et 6 résidus cystéine. Les approches peptidomiques (Top-down et Bottom-up) ont révélé que leur maturation implique le clivage du peptide signal ainsi qu'une modification de -10 Da et -18 Da pour Buf1 et Buf2, respectivement. La recherche de PTM non ciblées par des approches bio-informatiques a montré que les cystéines centrales portent une modification de 4 Da, correspondant à la formation d'un groupement thiooxazole, tandis que les deux cystéines périphériques forment un pont disulfure. Enfin, la complexation des « Bufferins » au cuivre a été démontrée par spectrométrie de masse native.

La session s’est poursuivie avec la présentation de Maryam Aboutiman (PLATEFORME PROTEOM'IC, Institut Cochin, Université Paris Cité, CNRS 8104, INSERM U1016, France), qui a évoqué les histidine kinases et les phosphorylations dans l'érythropoïèse. L'érythropoïèse, chez les êtres humains, est l'ensemble des processus de production des globules rouges dans la moelle osseuse. Dans les globules rouges, les histidine kinases figurent parmi les trois kinases les plus fortement exprimées, mais leur rôle dans ces cellules reste, à ce jour, inconnu. Afin d'étudier l'implication des phosphorylations d'histidine dans l'érythropoïèse et les globules rouges, des optimisations de protocole (chromatographie par échange d’anions forts, SAX) ont été nécessaires pour détecter un maximum de phosphorylations d'histidines au sein des cellules érythroïdes UT7EPO. L'analyse des données fonctionnelles a révélé un enrichissement des protéines de type « zinc-finger » parmi les protéines phosphorylées sur les histidines, comparativement au protéome total de la lignée cellulaire. Parmi ces protéines, ils ont identifié BCL11A, un régulateur érythroïde clé dans le passage de l'hémoglobine fœtale à l'hémoglobine adulte. Ces résultats ont été confirmés par immunoprécipitation et western blot. L’inactivation, par CRISPR/Cas9, de deux histidine kinases, NME1 et NME2, dans une lignée cellulaire érythroïde, a conduit à la réexpression de l'hémoglobine fœtale, suggérant l'implication de NME1/2 dans la régulation de la transition entre les types d'hémoglobine, via la phosphorylation de l’histidine de BCL11A. Ainsi, l'exploration par spectrométrie de masse a permis d'identifier un nouveau mécanisme de régulation de ce passage entre les 2 types d’hémoglobines. Toutefois, des analyses complémentaires seront nécessaires pour confirmer l'implication de la phosphorylation des résidus histidines dans cette régulation.

La session a été clôturée par l’intervention de Julie Manessier (Université Grenoble Alpes, CEA, INSERM, UA13 BGE, CNRS, CEA, FR2048, EDyP Tteam, Grenoble, France), qui a présenté ses travaux sur la caractérisation de la lactylation des lysines des histones dans le testicule de la souris. Au sein du noyau des cellules eucaryotes, l'ADN s'enroule autour d'octamères d’histones pour former une structure appelée chromatine. Les modifications post-traductionnelles (PTM) des histones jouent un rôle crucial dans la régulation de l'expression des gènes. Parmi les PTM, l’acétylation est une modification largement étudiée, se produisant sur les résidus lysine et associée à l'accessibilité de la chromatine et à la transcription active des gènes. En 2019, la découverte de la lactylation des lysines des histones a été étudiée dans plusieurs contextes, notamment pour son rôle dans la régulation métabolique de l'expression des gènes. Cette modification a été caractérisée dans la spermatogenèse de la souris par des approches protéomiques. L’utilisation de la spectrométrie de masse avec acquisition dépendante des données (DDA) a permis de cartographier la lactylation des lysines des histones H3 et H4, par rapport à l'acétylation, dans le testicule de la souris. Les approches protéomiques ciblées développées par cette équipe ont également permis de distinguer les lysines L-lactylées des lysines D-lactylées dans les histones des testicules de souris. Ces recherches ont permis d'émettre l'hypothèse de l'implication de la glyoxalase DJ-1 dans la production d'un mélange racémique de L- et D-lactate à partir du méthylglyoxal dans l'environnement chromatinien, servant de substrat à la lactylation des histones.

Je souhaite conclure cette lettre en remerciant la FPS de m’avoir permis de participer à ce congrès en m'accordant une bourse. Ces quatre jours ont été très enrichissants ; j’ai pu découvrir les avancées, notamment avec les dernières générations de spectromètres de masse, ainsi que les différentes applications associées à des thématiques spécifiques et diversifiées. Je retiens l’importance de développer des outils bio-informatiques, s'appuyant sur l'intelligence artificielle et accessibles à tous, pour traiter les millions de données issues des spectromètres de masse de plus en plus performants (clin d’œil au Workshop 1). En espérant que vous avez pris plaisir à me lire.