Biominéralisation de la coquille d’œuf de poule. Purification et étude de l’expression de protéines impliquées dans la calcification de la coquille
Contact : Joël GAUTRON, INRA, UR83 Recherches avicoles, 37380 Nouzilly. Tel : 02 47 42 75 40
Sujet : La coquille est la première barrière de l’œuf qui le protège des chocs et empêche toutes pénétrations de microbes. Ces propriétés mécaniques remarquables sont la conséquence du mécanisme original de sa formation qui est un des plus rapide processus de minéralisation en milieu biologique du monde de vivant, puisque 5 à 6 g de coquille sont déposés dans l’utérus de la poule pondeuse en moins de 20 heures. La coquille est une biocéramique naturelle constituée de 95 % de carbonate de calcium sous forme de calcite et de 3 % de matrice organique. Cette matrice organique est secrétée dans le milieu de formation de la coquille (fluide utérin acellulaire au sein de l’utérus) et interagit avec les ions minéraux (calcium et carbonate) pour constituer une structure minérale parfaitement ordonnée et hautement structurée et contrôlée.
Au cours de ces dernières années, nous avons mis en évidence les différents évènements de calcification et caractérisé le rôle des protéines de la matrice organique dans la détermination cristalline de la coquille. Nous avons exploré la distribution et la variation d’abondance d’environ 300 protéines de la matrice organique au cours des temps clefs de la minéralisation. Parmi celles-ci, la fonction prédite d’un nombre limité de protéines (20), indique un rôle clef au cours du processus de calcification. Nous proposons de purifier ces protéines afin de valider expérimentalement, à terme, l’activité biologique de ces candidats au cours du processus de calcification (interaction avec la phase minérale).
Au cours de ce stage, l’étudiant aura pour mission de purifier une ou deux protéines d’intérêt, de vérifier sa pureté par western blot et spectrométrie de masse. Par la suite, il s’agira d’étudier la variation de son expression (ARNm) et de son abondance (protéines) dans différentes situations physiologiques (au cours de la formation de la coquille, en fonction de la solidité de la coquille, selon l’origine génétique…).
Principales techniques utilisées: Solubilisation, extraction des protéines, purification par des méthodes chromatographiques, SDS-PAGE et western Blot, préparation pour spectrométrie de masse. Extraction d’ARN, design d’amorces et qRT-PCR, analyses bioinformatiques des protéines
Originalité du projet: Ce projet génère des connaissances fondamentales sur les processus de calcification et la biominéralisation. Ce travail de purification et de validation de l’expression pourrait être poursuivi au cours d’une thèse qui sera proposée à l’école doctorale pour 2016 et qui aura pour objectif de conduire une approche pluridisciplinaire pour démontrer l’interaction protéine-minéral et étudier les polymorphismes des gènes codant ces protéines et leur relation avec la solidité de la coquille.