Immune Balance Device project

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1 Immune Balance Device project Claire VILETTE Louise Louise MARAIS MARAIS Claire Thibault SABATTIER VILLETTE Thibault Marc EMERY SABATTIER Marc EMERY Rejoignez nos mécènes et participez au développement open-source des technologies de bio-ingénierie de demain. «Equipe EMSE-UNICAMP: Un pas vers l avenir!»

2 Un projet de recherche en biologie synthétique La biologie synthétique Un nouveau domaine scientifique combinant biologie et ingénierie. But: produire de nouveaux systèmes biologiques accomplissant des fonctions innovantes et complexes pour des applications diverses. Application: nous pouvons alors envisager de produire de nouveaux médicaments ou vaccins. Le séquençage du génome et l avancée des biotechnologies permettent la conception de «BioBricks». Ces composants biologiques posent les bases de protocoles standardisés d utilisation des fonctions biologiques. «Open-source»: tout le travail est en libre accès à la communauté scientifique. Assembler ces «BioBricks» dans un organisme vivant (bactérie) permettra de lui transférer la capacité de répondre à un problème donné: synthèse de molécules, compensation d une fonction biologique défaillante, soin d une maladie... «Quel rapport avec les mines?!» La définition de la fonction d ingénieur est en constante évolution, et celle des Ingénieurs Civils des Mines (ICM) a tout particulièrement vocation à transcender les frontières des domaines d enseignements. L Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne (ENSM-SE) est la seule école à proposer un parcours Ingénierie Biologie et Santé (IBIS): formations en biomécanique/biomatériaux, biologie, traitement d image. L axe IBIS propose un profil Recherche et Développement (R&D) en troisième année via un master de recherche. Ce projet est donc un pas de plus vers la découverte de la vie du chercheur. Une équipe des Mines s inscrit pour la première fois à un concours international étudiant de recherche: igem competition. 1

3 igem: Quand l ENSM-SE se confronte aux titans! «international Genetically Kezako? igem c est: Mais aussi: Engineered Machines competition» Un concours de biologie synthétique réservé aux étudiants. Depuis 2003, le MIT (Massachussetts Institute of Technology) réunit des équipes d étudiants venant des meilleures universités du monde afin de présenter la «machine cellulaire» issue de leurs travaux. Les nombreuses avancées technologiques dans le domaine de la santé, de l environnement et du développement durable sont répertoriées dans le serveur du MIT, laissées en «open source» à disposition des futures équipes, permettant d enrichir librement et gratuitement la connaissance scientifique mondiale. Un moyen ludique et efficace de susciter une vocation de chercheur et d entrepreneur. Une expérience enrichissante aussi bien au niveau professionnel dans le domaine de la recherche que personnelle en côtoyant les meilleurs étudiants chimistes, biologistes, informaticiens et ingénieurs. 130 équipes venues de plus de 50 pays du monde entier. La participation de grandes entreprises comme Sanofi-Aventis. Une compétition réunissant les universités les plus prestigieuses telles que le MIT, Harvard ou Cambridge. igem jamboree 2010: le rassemblement au MIT, Boston. 2

4 CodeName: «Immune Balance Device» Principe Général : Les équipes se confectionnent un kit en choisissant les «BioBricks» nécessaires à leurs travaux parmi ceux déjà disponibles au «Registre des Pièces biologiques standardisées» (the «Registry of Standard Biological Parts» ) qui répertorie l ensemble des travaux des années précédentes. En utilisant ce kit ainsi que de nouveaux «BioBricks» construits par nos propres travaux, nous allons insérer dans le matériel génétique d un organisme unicellulaire (bactérie) une suite de «Biobricks» lui apportant de nouvelles fonctions. BioBrick «régulateur» E X B0034 S P BioBrick «effecteur» E X C0010 S P Armature de construction E A remplacer P A B C Coupure sites E & S Coupure sites X & P E X S X S P B0034 C0010 E Coupure sites E & P C P Assemblage E X M S P B0034 C0010 Etapes nécessaires : C Schema illustratif de la partie technique du projet Déterminer, par recherche bibliographique, les séquences de gènes à utiliser pour apporter les fonctions requises. Préciser les enzymes nécessaires ainsi que les sites de restriction (lieux de coupure, sur le schema ci-dessus) permettant à la fois d extraire l ADN de la cellule et de l insérer dans notre bactérie. Ajouter à notre séquence un système de régulation de la synthèse afin de maîtriser notre «machine cellulaire». Spécifier l organisme hôte garantissant une production correcte, ainsi qu une extraction simple de la protéine d intérêt. 3

5 CodeName: «Immune Balance Device» Système immunitaire Il met en jeu une balance immunitaire qui varie selon le type d agression subie par l organisme. Plus précisément, les lymphocytes T sont des acteurs cruciaux de la réponse immunitaire: en fonction du stimulus initial, le système immunitaire va orienter la synthèse des lymphocytes T du côté des lymphocytes Th1 ou du côté Th2. Chacune des 2 sous-populations est efficace pour éliminer un type précis de pathogène. Lors de maladie chronique (diabète, stress, cancer, maladie auto-immune, SIDA..), cette balance peut être orientée en l absence d agression extérieure, occasionnant une réponse immunitaire inutile et dangereuse pour les tissus sains. OBJECTIF: développer une machine biologique capable de détecter les variations anormales du système immunitaire et de restaurer son homéostasie. «Immune Balance Device» Notre «machine cellulaire» a donc pour objet de détecter les variations de cette balance et de restaurer lorsqu il est nécessaire la stabilité de celle-ci. La difficulté est donc de créer un système s activant et se désactivant en fonction de l activité de la personne afin de rétablir la stabilité de sa balance immunitaire. 4

6 Etapes majeures du déroulement Le planning Septembre 2010 à Mai 2011, mise en forme théorique: - Prise de contact avec l équipe brésilienne. - Brainstorming puis choix du sujet: Immune Balance device. - Recherches bibliographiques. - Mise en commun et finalisation des concepts retenus. - Construction du planning de la phase suivante et mise en lumière des deadlines. Mai 2011 à Août 2011, réalisation pratique: - Voyage vers Sao Paulo pour travailler au laboratoire de recherche d UNICAMP. - Production de l Immune Balance Device et phases de tests. - Transmission des résultats. Echéances majeures Date non dévoilée: Deadline de transmission de résultats au MIT Octobre: «igem Regional Jamboree: América» Pré-soutenance devant jury à l Institute of Biological Engineering (Indianapolis) 5-7 Novembre: «igem WorldSoutenance Jamboree» Soutenance devant jury au MIT (Boston). Les points-clefs du déplacement au Brésil Apprentissage : nouvelles techniques de conception, modélisation et validation. Gestion autonome d une équipe de recherche: rigueur dans la tenue du journal de bord sur internet («Wiki») et management de l équipe. Création de la machine biologique: applications potentielles nombreuses (stress, maladies auto-immunes, cancer, vaccination...). 5

7 L équipe: melting pot de cultures et de compétences Equipe EMSE : Louise MARAIS Cursus ICM ingénierie santé, classes préparatoires en physique et chimie Claire VILLETTE Cursus ICM ingénierie santé, classes préparatoires en mathématiques et physique Marc EMERY Double cursus ICM-Pharmacien Thibault SABATTIER Double cursus ICM-Pharmacien Equipe UNICAMP : Juliana Canto Duarte Master en ingénierie chimique Danieli Cristina Gonçalves Master en biologie moléculaire et fonctionnelle Izabella A. Pena Neshich Étudiante en biologie, recherche en agriculture Marianna Teixeira de Pinho Favaro Master en génétique et biologie moléculaire Equipe de conseillers : Instructeurs : Dr. D. BERNACHE-ASSOLLANT: Docteur et agrégé en chimie, actuellement Directeur de la Recherche à l ENSM-SE. [Ex-directeur adjoint de l Université de Limoges, Ex-directeur du Centre Ingénierie Santé (CIS) à l ENSM-SE] Dr. R VINCENTINI: Diplômé en Génie Informatique et docteur en «Génétique et biologie moléculaire», chercheur au Laboratoire de Bioinformatique du CBMEG (UNICAMP). Conseillers : Dr. J. POURCHEZ: Diplômé de l ESIREM et Docteur à l ENSM-SE, Chargé de Recherche au Centre Ingénierie et Santé (CIS) de l ENSM-SE (intégré à l UMR CNRS 5148 et à l IFR Inserm 143). Dr. V. FOREST: Maître-Assistante en Biologie au CIS, ENSM-SE. Dr. Marco Antonio T. MARINHO: Chercheur à UNICAMP. I. ALBUQUERQUE: Doctorante au CIS, ENSM-SE. N la BONTURI: Doctorante à UNICAMP, Diplômée en Génie chimique et biotechnologies. 6

8 Sponsors et budget Conseil Général de la Loire 7500 Chambre de Commerce de Lyon 1500 Sanofi-Pasteur Ambassade de France 2500 Amyris 3000 UNICAMP (Matériel de laboratoire) Ecole Nationale Supérieure des Mines de St-Etienne Total euros Inscription de l équipe à la compétition 5000 Coûts de déplacement* Matériel restant à acheter Développement du projet 5600 Total euros * Voyage France-Brésil pour 4 étudiants / Voyage Sao Paulo - Indianapolis pour 8 étudiants + 3 superviseurs / Voyage 8 étudiants + 3 superviseurs au MIT (Boston) (Fondation i3m?) Ambassade de France Aidez-nous, rejoignez nos mécènes! 7

9 Rejoignez nos mécènes! 7 bonnes raisons de nous rejoindre Aider des élèves de l ENSM-SE à réaliser un projet enrichissant sur le plan personnel et professionnel, par leur participation à une équipe bi-nationale et une compétition internationale. Promouvoir l ENSM-SE et la fondation i3m auprès de l élite scientifique du monde entier et faire connaître la filière ingénierie-santé unique en France en soutenant une équipe. Une exposition médiatique considérable dans la presse scientifique française et internationale. Aider au développement des bio-technologies de demain, le tout dans un contexte «open-source» permettant le libre accès pour les futures équipes, ainsi que pour l ensemble de la communauté scientifique mondiale. Soutenir un projet innovant dont le développement futur permettra d amélio rer la qualité de vie de nombreuses personnes. Associer le nom de l ENSM-SE et de la fondation i3m à celui de noms prestigieux tels que Harvard, le MIT, Cambridge, ou encore Sanofi-Aventis, notamment sur notre site internet et notre carnet de bord internet («Wiki») mis à jour quotidiennement, ainsi que sur un polo aux couleurs Franco-Brésiliennes. Faire le dernier pas avec nous vers notre objectif budgétaire pour nous permettre d accomplir ce rêve ambitieux et plein d espoir. «On est responsable de sa propre vie, mais aussi du monde qui se construit autour de vous, car celui-ci ne s édifie pas indépendamment de la volonté humaine.» Axel KAHN Un type bien ne fait pas ça... : Morale, éthique et itinéraire personnel. Ed. Nil 2010 Infos pratiques: Courriel: igem@messel.emse.fr Téléphone: Marc EMERY / Thibault SABATTIER Site internet: Page igem de l équipe: Site officiel d igem: 8