Jacques PECREAUX

12:30

Parcours scientifique

Mes recherches visent à comprendre l’origine de l’extraordinaire fiabilité de la division cellulaire – une propriété ambivalente, permettant le développement d’organismes multicellulaires mais aussi de pathologie tel le cancer. De manière originale, je m’intéresse aux origines mécaniques de cette robustesse, c’est-à-dire au rôle de la dynamique des composants, des forces qu’ils génèrent, de leur déplacement et naturellement des boucles de rétroactions modulant ces propriétés en fonction de l’environnement. Pour se faire, des analyses d’image et de données poussées, ainsi que des simulations numériques viennent asseoir quantitativement les modèles physiques, exprimés sous forme d’équations. Ce goût pour des approches interdisciplinaires, mêlant recherche fondamentale, ingénierie (inverse) et développements méthodologiques, trouve son origine dans mon cursus. Après un diplôme d’ingénieur de l’École Polytechnique (Palaiseau), j’ai poursuivi par un DEA de physique des liquides (Paris VI) et une thèse (1999-2004, dir. Patricia Bassereau, Physico-Chimie Curie, Paris) sur un système modèle pour la biologie, les vésicules lipidiques géantes. J’ai déjà mis en œuvre une approche interdisciplinaire pour comprendre le rôle des ondulations de la membrane des cellules. Fasciné par le vivant, j’ai poursuivi ce type d’approche, sur la division cellulaire, utilisant le nématode, un organisme modèle classique, dans les laboratoires de Joe Howard et Tony Hyman (Max Planck Institute for molecular Cell Biology and Genetics, Dresden, Germany). Après l’obtention de l’ATIP-avenir en 2011, j’ai créé l’équipe « une ingénierie inverse de la division cellulaire » et j’ai été recruté en CR1 l’année suivante. Au-delà de la compréhension fondamentale de la division, nous développons les méthodes mathématiques et informatiques nécessaires, jusqu’à breveter des techniques de microscopie et contribuer à créer une start-up (Inscoper).

Travaux de recherche actuels

Récemment, je me suis intéressé à trois axes de recherche avec mon équipe. 

 

  1. Le positionnement du fuseau mitotique. Ainsi, nous avons suggéré que malgré la grande taille du zygote du nématode C. elegans, le fuseau mitotique est maintenu au centre durant la métaphase par les microtubules astraux poussant contre la périphérie de la cellule. De plus, la stabilité est accrue par le flambage des microtubules, c’est-à-dire le fait qu’ils se courbent sous la poussée exercée aux extrémités (Pecreaux et al., 2016).

    Nous avons aussi exploré la régulation des forces de traction depuis le cortex qui positionnent le fuseau. Cette régulation est triple, comme le révèle l’analyse fine de la dynamique des microtubules au cortex (Bouvrais et al., 2021). Cette triple régulation se fait par trois contrôles indépendants :
    - La progression de la mitose via la persistance des moteurs moléculaire dynéines à tirer sur les microtubules astraux ;
    - La position des centrosomes, comme nous l’avons récemment démontré conférant de la robustesse au positionnement final du fuseau (Bouvrais et al., 2018) ;
    - La polarité qui se traduit par un taux d’attachement des moteurs dynéines aux microtubules astraux plus grand du côté postérieur (Rodriguez-Garcia et al., 2018)
     
  2. Utilisant des techniques d’analyse du signal, nous avons aussi étudié le comportement mécanique du fuseau mitotique, vu comme une structure connectant les deux pôles, nous avons observé que sa longueur n’est pas maintenue en métaphase mais subi plutôt une lente évolution. Cela suggère aussi l’adaptabilité du fuseau (Mercat, 2016). Il est intéressant de noter que l’analyse en composantes principales des élongations de fuseau dans différentes conditions va dans le même sens, suggérant que seulement 3 modules indépendants gouvernent l’élongation du fuseau.
     
  3. Enfin, souhaitant valider ces résultats dans des cellules en cultures sans recourir à la synchronisation chimique, nous avons avec l’équipe de Marc Tramier, innové pour créer un nouveau microscope plus performant dans son pilotage afin de capturer des évènements bref tel que les contacts des microtubules ou de la dynéine au cortex (Bouvrais et al., 2021; Rodriguez-Garcia et al., 2018; Sizaire et al., 2020). Nous avons breveté cette approche et valorisé via la création de la startup inscoper dont je suis conseiller scientifique (Roul et al., 2015). Nous souhaitons maintenant asservir le pilotage de l’image sur l’identification des images afin de rendre le microscope “intelligent” et avons breveté cette évolution (Balluet et al., 2020). 

 

Projets de recherche

Avec mon équipe, nous nous concentrons maintenant sur "la robustesse et la mécanique de l'adaptation de la division cellulaire". En effet, la division cellulaire est très fidèle lorsqu'il s'agit de distribuer correctement les chromosomes aux cellules filles. Cette capacité à fonctionner de manière robuste malgré des défauts internes (par exemple, des nombres de chromosomes aberrants comme dans les cellules cancéreuses) ou externes (changements de forme ou d'environnement) reste énigmatique. Cette robustesse au-delà de son ambivalence, interroge aussi l'hypothèse de Boveri selon laquelle un défaut de partition chromosomique cause le cancer. En effet, cela pourrait aussi favoriser la résistance ou rester neutre. Cela invite à d’autres recherches. De plus, la seule existence d'un point de contrôle n'est pas suffisante pour empêcher des défauts comme l'illustrent les défauts d'attache mérotélique qui peuvent tromper le point de contrôle et provoquer des aberrations chromosomiques. Je fais l’hypothèse que la mécanique du fuseau et plus largement de la cellule est impliquée. Enfin, nous nous demandons dans quelle mesure ces propriétés sont générales à toutes les cellules. À ce titre, et pour tester nos résultats sur des cellules en cultures, nous continuons à perfectionner le roboscope, notre microscope autonome.

Sélection de publications

Bouvrais, H., Chesneau, L., Cunff, Y.L., Fairbrass, D., Soler, N., Pastezeur, S., Pécot, T., Kervrann, C., and Pécréaux, J. (2021). The coordination of spindle-positioning forces during the asymmetric division of the C. elegans zygote is revealed by distinct microtubule dynamics at the cortex. EMBO reports, (accepted).

Bouvrais, H., Chesneau, L., Pastezeur, S., Fairbrass, D., Delattre, M., and Pecreaux, J. (2018). Microtubule Feedback and LET-99-Dependent Control of Pulling Forces Ensure Robust Spindle Position. Biophys J 115, 2189-2205.

Mercat, B. (2016). Analyse temps-fréquence en mécanique cellulaire et adaptabilité du fuseau mitotique.  (supervisé par Hélène Bouvrais et Jacques Pécréaux). https://ecm.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/1c891a90-861d-4436-8224-c5e396510934

Pecreaux, J., Redemann, S., Alayan, Z., Mercat, B., Pastezeur, S., Garzon-Coral, C., Hyman, A.A., and Howard, J. (2016). The mitotic spindle in the one-cell C. elegans embryo is positioned with high precision and stability. Biophys J 111, 1773-1784.

Rodriguez-Garcia, R., Chesneau, L., Pastezeur, S., Roul, J., Tramier, M., and Pecreaux, J. (2018). The polarity-induced force imbalance in Caenorhabditis elegans embryos is caused by asymmetric binding rates of dynein to the cortex. Mol Biol Cell, mbcE17110653.

 

Balluet, M., Pont, J., Giroux, B., Bouchareb, O., Chanteux, O., Tramier, M., and Pécréaux, J. (2020). Method for managing command blocks for a microscopy imaging system, corresponding computer program, storage means and device, Patent pending.

Roul, J., Pecreaux, J., and Tramier, M. (2015). Method for controlling a plurality of functional modules including a multi-wavelength imaging device, and corresponding control system, Patent FR, US, (pending in EU).

Sizaire, F., Le Marchand, G., Pecreaux, J., Bouchareb, O., and Tramier, M. (2020). Automated screening of AURKA activity based on a genetically encoded FRET biosensor using fluorescence lifetime imaging microscopy. Methods Appl Fluoresc 8, 024006.