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    Oxydation mitochondriale du sulfure d’hydrogène (H2S)

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    Responsable Frédéric Bouillaud

    Frederic.bouillaud@inserm.fr - Phone +33 1 53 73 27 50

     

     

    Objectif

    Le sulfure d’hydrogène (H2S) est un gaz émis par les volcans ou les écosystèmes anaérobiques incluant le microbiote intestinal. Il est aussi produit en faible quantité par le métabolisme cellulaire normal des acides aminés soufrés. C’est un gaz extrêmement toxique car il inhibe la respiration mitochondriale de façon aussi efficace que le cyanure. Il est remarquable que le monoxyde d’azote (NO) et le monoxyde de carbone (CO) inhibent de façon identique la respiration cellulaire et sont considérés, ainsi que l’H2S, comme des transmetteurs gazeux qui régulent le système cardiovasculaire et le processus inflammatoire.

    L’H2S est le substrat d’une Sulfure Quinone Réductase (SQR) présente chez les bactéries mais aussi dans les mitochondries. Le sulfure est consommé avidement par la plupart des mitochondries, à des concentrations de l’ordre du nanomolaire ou micromolaire et de préférence aux autres substrats, ce qui évite une accumulation toxique de ce composé.

    Notre objectif est d’étudier le rôle de cette voie d’oxydation de l’H2S au regard de la physiologie et de la physiopathologie. Deux situations très différentes se présentent. La première concerne l’intestin et la toxicité de l’H2S produit en grande quantité par les bactéries sulfo-réductrices du microbiote. Nous évaluons si le dépassement des défenses anti-sulfure de la paroi intestinale a des conséquences sur l’inflammation, sur la genèse de dommages sur l’ADN et sur le cancer. La seconde situation concerne les autres tissus et la signalisation induite par de faibles quantités d’H2S modulées par l’équilibre entre apport et système d’oxydation.

    Le groupe

    Abbas Abou-Hamdan (chercheur post-doctoral), Hala Guedouari-Bounihi (IE CDD), Nada Helmy (PH, en cours de thèse).

     

    Thèmes de recherche

    Nous avons montré en collaboration avec François Blachier (AgroParisTech) que la voie d’oxydation du sulfure est, comme attendu, intensément exprimée dans l’épithélium colique mais elle est aussi présente dans la plupart des cellules en culture et dans les mitochondries de nombreux tissus. Elle est cependant absente dans le cerveau ou des lignées de neuroblastome. Nos travaux démontrent aussi que l’oxydation du sulfure se produit pour des concentrations de sulfure situées entre le nanomolaire et le micromolaire et en priorité à l’oxydation des autres substrats mitochondriaux. (Biochim Biophys Acta. 2010 Aug;1797(8):1500-11Nitric Oxide. 2014 Sep 15;41:105-12.)

    L’étude de la résistance au sulfure au cours de la différenciation des cellules colique a montré que le déterminant important de cette résistance est le contenu cellulaire en chaîne respiratoire et non le niveau d’expression de la SQR.( Antioxid Redox Signal. 2012 Jul 1;17(1):1-10)

    Nos analyses confirment un recouvrement entre les effets trophiques/toxiques et de signalisation du sulfure (Br J Pharmacol. 2014 Apr;171(8):2099-122). Dans ce contexte nous venons de démontrer que la capacité d’oxydation du sulfure du foie humain varie grandement selon les individus et pourrait être en relation avec le contrôle de la pression artérielle.(Nitric Oxide. 2014 Sep 15;41:105-12)

     

     

     

    Publications principales

    Haouzi P, Gueguinou M, Sonobe T, Judenherc-Haouzi A, Tubbs N, Trebak M, Cheung J, Bouillaud F. Revisiting the physiological effects of methylene blue as a treatment of cyanide intoxication. Clin Toxicol (Phila). 2018 56:828-840

    Touat M, Sourisseau T, Dorvault N, Chabanon RM, Garrido M, Morel D, Krastev DB, Bigot L, Adam J, Frankum JR, Durand S, Pontoizeau C, Souquère S, Kuo MS, Sauvaigo S, Mardakheh F, Sarasin A, Olaussen KA, Friboulet L, Bouillaud F, Pierron G, Ashworth A, Lombès A, Lord CJ, Soria JC, Postel-Vinay S. DNA repair deficiency sensitizes lung cancer cells to NAD+ biosynthesis blockade. J Clin Invest. 2018 128:1671-1687.

    Šarić A, Crnolatac I, Bouillaud F, Sobočanec S, Mikecin AM, Mačak Šafranko Ž, Delgeorgiev T, Piantanida I, Balog T, Petit PX. Non-toxic fluorescent phosphonium probes to detect mitochondrial potential. Methods Appl Fluoresc. 2017 5:0150

    Poulain L, Sujobert P, Zylbersztejn F, Barreau S, Stuani L, Lambert M, Palama TL, Chesnais V, Birsen R, Vergez F, Farge T, Chenevier-Gobeaux C, Fraisse M, Bouillaud F, Debeissat C, Herault O, Récher C, Lacombe C, Fontenay M, Mayeux P, Maciel TT, Portais JC, Sarry JE, Tamburini J, Bouscary D, Chapuis N. High mTORC1 activity drives glycolysis addiction and sensitivity to G6PD inhibition in acute myeloid leukemia cells. Leukemia. 2017 31:2326-2335.

    Lorenz C, Lesimple P, Bukowiecki R, Zink A, Inak G, Mlody B, Singh M, Semtner M, Mah N, Auré K, Leong M, Zabiegalov O, Lyras EM, Pfiffer V, Fauler B, Eichhorst J, Wiesner B, Huebner N, Priller J, Mielke T, Meierhofer D, Izsvák Z, Meier JC, Bouillaud F, Adjaye J, Schuelke M, Wanker EE, Lombès A, Prigione A. Human iPSC-Derived Neural Progenitors Are an Effective Drug Discovery Model for Neurological mtDNA Disorders. Cell Stem Cell. 2017 20:659-674.e9.

    Wilson JL, Bouillaud F, Almeida AS, Vieira HL, Ouidja MO, Dubois-Randé JL, Foresti R, Motterlini R. Carbon monoxide reverses the metabolic adaptation of microglia cells to an inflammatory stimulus. Free Radic Biol Med. 2017104:311-323.

    Haidar M, Lombès A, Bouillaud F, Kennedy EJ, Langsley G. HK2 Recruitment to Phospho-BAD Prevents Its Degradation, Promoting Warburg Glycolysis by Theileria-Transformed Leukocytes. ACS Infect Dis. 2017 3:216-224

    Ohayon D, De Chiara A, Chapuis N, Candalh C, Mocek J, Ribeil JA, Haddaoui L, Ifrah N, Hermine O, Bouillaud F, Frachet P, Bouscary D, Witko-Sarsat V. Cytoplasmic proliferating cell nuclear antigen connects glycolysis and cell survival in acute myeloid leukemia. Sci Rep. 2016 6:35561

    Vavrova E, Lenoir V, Alves-Guerra MC, Denis RG, Castel J, Esnous C, Dyck JR, Luquet S, Metzger D, Bouillaud F, Prip-Buus C. Muscle expression of a malonyl-CoA-insensitive carnitine palmitoyltransferase-1 protects mice against high-fat/high-sucrose diet-induced insulin resistance. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2016 311:E649-60.

    Abou-Hamdan A, Ransy C, Roger T, Guedouari-Bounihi H, Galardon E, Bouillaud F. Positive feedback during sulfide oxidation fine-tunes cellular affinity for oxygen. Biochim Biophys Acta. 2016 1857:1464-1472.

    Bouillaud F, Alves-Guerra MC, Ricquier D. UCPs, at the interface between bioenergetics and metabolism. Biochim Biophys Acta. 2016 Oct;1863(10):2443-56

    Beaumont M, Andriamihaja M, Lan A, Khodorova N, Audebert M, Blouin JM, Grauso M, Lancha L, Benetti PH, Benamouzig R, Tomé D, Bouillaud F, Davila AM, Blachier F. Detrimental effects for colonocytes of an increased exposure to luminal hydrogen sulfide: The adaptive response. Free Radic Biol Med. 2016 93:155-64

    Aït-Ali N, Fridlich R, Millet-Puel G, Clérin E, Delalande F, Jaillard C, Blond F, Perrocheau L, Reichman S, Byrne LC, Olivier-Bandini A, Bellalou J, Moyse E, Bouillaud F, Nicol X, Dalkara D, van Dorsselaer A, Sahel JA, Léveillard T. Rod-derived cone viability factor promotes cone survival by stimulating aerobic glycolysis. Cell. 2015 161:817-32

    Abou-Hamdan A, Guedouari-Bounihi H, Lenoir V, Andriamihaja M, Blachier F, Bouillaud F. Oxidation of H2S in mammalian cells and mitochondria. Methods Enzymol. 2015;554:201-28.

    Hénique C, Mansouri A, Vavrova E, Lenoir V, Ferry A, Esnous C, Ramond E, Girard J, Bouillaud F, Prip-Buus C, Cohen I. Increasing mitochondrial muscle fatty acid oxidation induces skeletal muscle remodeling toward an oxidative phenotype FASEB J. 2015 29:2473-83.

    Metheni M, Lombès A, Bouillaud F, Batteux F, Langsley G. HIF-1α induction, proliferation and glycolysis of Theileria-infected leukocytes. Cell Microbiol. 2015 17:467-72

     

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