Développement d’un criblage automatisé de l’activité kinase d’un biosenseur Aurora A par FLIM (Development of an automated screening of the kinase activity of an Aurora A biosensor by FLIM) Sizaire, Florian - (2019-10-01) / Universite de Rennes 1 - Développement d’un criblage automatisé de l’activité kinase d’un biosenseur Aurora A par FLIM Accéder au document :  https://ged.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversion...

Langue : Français, Anglais Directeur(s) de thèse:  Tramier, Marc Discipline : Biologie cellulaire, biologie du développement Laboratoire :  IGDR Ecole Doctorale : Biologie-Santé Classification : Sciences de la vie, biologie, biochimie Mots-clés : Aurora A, FRET, FLIM, biosenseur, criblage Transfert d'énergie entre molécules fluorescentes Protéines kinases Microscopie de fluorescence Biocapteurs

Résumé : La surexpression d’Aurora A est un marquer majeur de certains cancers épithéliaux. Ce gène code pour la kinase multifonctionnelle Aurora A et son activation est requise pour l’entrée et la progression vers la mitose. Jusqu'à présent, aucun inhibiteur de cet oncogène n'a été approuvé par la FDA et il est donc primordial d'identifier de nouvelles molécules. Notre équipe a développé un biosenseur FRET (Forster Resonance Energy Transfer) pour l’activité kinase d’Aurora A, constitué de la kinase entière flanquée de deux fluorophores, une GFP et une mCherry. Le changement de conformation d’Aurora A lorsqu’elle est activée rapproche les fluorophores et augmente l’efficacité du FRET. Il est ainsi possible de suivre l’activation d’Aurora A dans les cellules vivantes exprimant le biosenseur à des niveaux endogènes. Nous pouvons mesurer le FRET en utilisant la technique de FLIM (Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy) grâce à un microscope développé dans l’équipe et appelé fastFLIM. Mes travaux de thèse ont consisté à développer une stratégie de criblage robuste et automatisée en combinant les capacités du fastFLIM et le biosenseur d’activité d’Aurora A. Cette stratégie basée sur une automatisation des acquisitions et de l’analyse de données a permis de cribler une banque de molécules en plaque 96 puits afin de trouver de potentielles inhibiteurs de l’activité kinase d’Aurora A. De plus, j’ai participé à la validation du biosenseur pour un suivi de l’activité kinase dans des cellules vivantes en montrant que les variations de FRET mesurées correspondent bien à l’état de phosphorylation d’Aurora A sur le résidu Thréonine 288, marqueur de son activation. Enfin, j’ai participé à l’élaboration de nouvelles techniques de microscopie pour suivre l’activité du biosenseur. Pour cela, j’ai utilisé un biosenseur de type homoFRET avec l’enjeu de pouvoir utiliser plusieurs biosenseurs dans un contexte multiplex. J’ai aussi utilisé la technique de 2c-FCCS (2-colors Fluorescence Cross Correlation Spectroscopy) sur le biosenseur Aurora A afin de pouvoir mesurer le FRET dans des régions où celui-ci est faiblement exprimant et dont la mesure de durée de vie de fluorescence n’est pas possible par le FLIM. Ainsi, mes travaux de thèse s’inscrivent dans la tendance à développer une microscopie quantitative et autonome avec comme enjeu d’apporter un grande nombre de données phénotypiques. Abstract : Overexpression of Aurora A is a major marker of some epithelial cancers. This gene encodes the multifunctional Aurora A kinase and its activation is required for entry and progression to mitosis. So far, no inhibitor of this oncogene has been approved by the FDA and it is therefore essential to identify new molecules. Our team developed a Forster Resonance Energy Transfer (FRET) biosensor for Aurora A kinase activity, consisting of the entire kinase flanked by two fluorophores, a GFP and a mCherry. The conformational change of Aurora A when it is activated brings the fluorophores closer and increases FRET efficiency. It is thus possible to follow the activation of Aurora A in living cells expressing the biosensor at endogenous levels. We can measure FRET using FLIM (Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy) technique using a microscope developed in the team called fastFLIM. My thesis work consisted of developing a robust and automated screening strategy by combining the capabilities of fastFLIM and the Aurora A activity biosensor. This strategy based on automation of acquisitions and data analysis allowed to screen a library of 96-well plate molecules for potential inhibitors of Aurora A kinase activity. In addition, I participated in the validation of the biosensor for kinase activity monitoring in living cells, showing that the FRET variations measured correspond to the phosphorylation state of Aurora A on the Threonine 288 residue, a marker of its activation. Finally, I participated in the development of new microscopy techniques to monitor the activity of the biosensor. For that, I used a homoFRET biosensor with the challenge of being able to use several biosensors in a multiplex context. I also used the 2c-FCCS (2-color Fluorescence Cross Correlation Spectroscopy) technique on the Aurora A biosensor to measure FRET in regions where it is weakly expressing and whose lifetime measurement of Fluorescence is not possible by FLIM. Thus, my thesis work is part of the trend to develop a quantitative and autonomous microscopy with the challenge of providing a large number of phenotypic data.