Dr Alain BRUHAT

Activité de recherche 

La nutrition représente non seulement l'absorption d'aliments mais aussi le devenir métabolique et l'effet des nutriments sur diverses fonctions physiologiques. Pour faire face à l’apport hautement variable de nutriments, les organismes supérieurs et plus particulièrement les mammifères ont développé des mécanismes complexes capables d’amortir l’effet de ces fluctuations. En particulier, certaines situations nutritionnelles (sous-nutrition protéique…) et/ou pathologiques (brûlures, infections, cancers…) ont comme conséquence une forte variation de la concentration sanguine en acides aminés (AA). Etant donné que certains AA (i) ne peuvent pas être synthétisés par l’organisme (9 AA sont indispensables) et (ii) qu’il n’y a pas de système de stockage dédié comme c’est le cas pour les lipides ou le glucose, l’individu doit s’adapter à une déficience en AA indispensables (AAI). Pour cela, il doit réguler certaines fonctions physiologiques (croissance, appétit…). Cette régulation nécessite d’une part de détecter la carence en AAI et, d’autre part, d’ajuster le niveau d'expression d'un certain nombre de gènes spécifiques impliqués dans les processus de défense et/ou d'adaptation à une limitation en AAI. Il est maintenant bien établi que les AAI peuvent réguler certaines fonctions physiologiques (prise alimentaire, autophagie…), notamment en faisant varier directement l'expression de gènes cibles via l’activation de voies de signalisation comme la voie GCN2-eIF2α-ATF4.

Dans un premier temps, le projet de recherche que j’ai développé m’a permis de contribuer largement à la caractérisation de la voie de signalisation GCN2-eIF2α-ATF4 notamment au travers des mécanismes transcriptionnels impliqués dans le processus d’adaptation à une carence en acides aminés. J'ai été pionnier dans la caractérisation de la première séquence des éléments de réponse aux acides aminés (AARE) (Bruhat et al, Mol Cell Biol 2000).

Actuellement, les projets que je développe concernent toujours la voie eIF2α-ATF4 et visent à :
1- Etudier le rôle de la voie signalisation eIF2α/ATF4 dans la régulation de la transcription des gènes impliqués dans le processus autophagique (B'chir et al, Nucleic Acids Res 2013) (B'chir et al, Cell Signal. 2014).

2- Étudier le rôle de la voie de signalisation eIF2α-ATF4 au niveau de l’animal entier en fonction de situations nutritionnelles et physiopathologiques.

• (a) Validation de la fonctionnalité de la voie GCN2-eIF2α-ATF4 in vivo chez la souris (Carraro et al, PLoS One 2010).
• (b) Génération d’une lignée de souris transgénique bioluminescente appelée CARE-LUC, pour visualiser en temps réel l’activation de la voie eIF2α/ATF4 (Chaveroux et al, Science Sci 2015).
• (c) Etude du rôle de la voie eIF2α-ATF4 dans les adaptations métaboliques consécutives à un traitement chronique au paracétamol et conduisant à la fonte musculaire.
• (d) Utilisation de l’activation intermittente de la voie GCN2-eIF2α-ATF4 par une carence alimentaire discontinue en AA soufrés pour réduire le développement de l’obésité.

3- Mettre au point un système d’expression génique inductible par une manipulation nutritionnelle via la voie GCN2-eIF2α-ATF4 et utilisable en thérapie génique. Le système appelé NUTRIREG comprend un promoteur artificiel inductible par une carence en un AAI et une nourriture carencée en un AAI. L’objectif est d’utiliser cet outil en thérapie génique pour contrôler l’expression de transgènes d’intérêt thérapeutique (Chaveroux et al, Nat Biotechnol 2016) avec des applications dans le domaine du cancer et dans d’autres pathologies. Ce projet fait partie intégrante de la stratégie Recherche et Développement de la start-up NUTRITHERAGENE dont je suis un des membres fondateurs.

Publications

• Chaveroux C, Bruhat A, Carraro V, Jousse C, Averous J, Maurin AC, Parry L, Mesclon F, Muranishi Y, Cordelier P, Meulle A, Baril P, Do Thi A, Ravassard P, Mallet J, Fafournoux P. Regulating the expression of therapeutic transgenes by controlled intake of dietary essential amino acids. Nat Biotechnol. 2016 Jul;34(7):746-51.
• Bruhat A, Fafournoux P. The CCAAT/enhancer-binding protein-ATF response elements-luciferase mouse model, an innovative tool to monitor the integrated stress response pathway in vivo. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2017 May;20(3):175-180.
• Bruhat A, Chaveroux C, Carraro V, Jousse C, Averous J, Maurin AC, Parry L, Mesclon F, Muranishi Y, Baril P, Do Thi A, Ravassard P, Mallet J, Fafournoux P. Tuning transgene expression with an artificial diet: a compelling resource in gene therapy. Med Sci (Paris). 2017 Feb;33(2):136-139.
• Bruhat A, Jousse C, Carraro V, Maurin AC, Chaveroux C, Parry L, Averous J, Mesclon F, Fafournoux P. Activation of the eIF2α-ATF4 pathway: an adaptative response to cellular stress. Med Sci (Paris). 2015 Dec;31(12):1057-60.
• Chaveroux C, Carraro V, Canaple L, Averous J, Maurin AC, Jousse C, Muranishi Y, Parry L, Mesclon F, Gatti E, Mallet J, Ravassard P, Pierre P, Fafournoux P, Bruhat A. In vivo imaging of the spatiotemporal activity of the eIF2α-ATF4 signaling pathway: Insights into stress and related disorders. Sci Signal. 2015 Apr 28;8(374):rs5.
• B'chir W, Chaveroux C, Carraro V, Averous J, Maurin AC, Jousse C, Muranishi Y, Parry L, Fafournoux P, Bruhat A. Dual role for CHOP in the crosstalk between autophagy and apoptosis to determine cell fate in response to amino acid deprivation. Cell Signal. 2014 Jul;26(7):1385-91.
• B'chir W, Maurin AC, Carraro V, Averous J, Jousse C, Muranishi Y, Parry L, Stepien G, Fafournoux P, Bruhat A. The eIF2α/ATF4 pathway is essential for stress-induced autophagy gene expression. Nucleic Acids Res. 2013 Sep;41(16):7683-99.
• Carraro V, Maurin AC, Lambert-Langlais S, Averous J, Chaveroux C, Parry L, Jousse C, Ord D, Ord T, Fafournoux P, Bruhat A. Amino acid availability controls TRB3 transcription in liver through the GCN2/eIF2α/ATF4 pathway. PLoS One. 2010 Dec 21;5(12):e15716.

Parcours et Éléments de CV

DIPLOMES

• 2002 : Habilitation à Diriger les Recherches, Université d’Auvergne, Clermont-Fd.
• 1992 : Doctorat de Biologie Cellulaire et Moléculaire, Université Blaise Pascal, Clermont-Fd.

ACTIVITE DE RECHERCHE

• 2012-Actuel : Directeur de Recherche 2^ème classe INRAE dans l’UMR 1019 INRAE/Université Clermont-Auvergne, Equipe PROTEOSTASIS.
• 1997-2011 : CR1 INRAE dans l’UMR 1019 INRA/Université Clermont I, Unité de Nutrition, Equipe Gènes-Nutriments.
• 1996-1997 : 2^ème Post-doctorat dans l’UR238 INRA à Theix, Equipe Gènes-Nutriments.
• 1993-1995 : 1^er Post-^doctorat au Friedrich Miescher Institut à Bàle (Suisse) – Equipe JP Jost,
• 1988-1992 : Doctorat dans l’U384 INSERM à Clermont-Fd, Equipe JL Couderc.

PUBLICATIONS (articles à comité de lecture)

67 publications internationales / h-index : 28

ACTIVITÉ D’ENSEIGNEMENT

• 2008-actuel : : co-responsable de l’UE3 « Nutrition, Signalisation et Expression génique » du Master Biologie Santé de l’Université Clermont Auvergne. Membre du jury de soutenance de stage M2.

ACTIVITÉ D’ENCADREMENT

• 6 encadrements ou co-encadrement de Thèse d’université
• 7 encadrements d’étudiants en Master M2

CRÉATION D’ENTREPRISE

• 2017-actuel : Co-porteur de projet et co-membre fondateur de la start-up NUTRITHERAGENE, incubée au sein de l’incubateur d’entreprise BUSI (63 Saint-Beauzire) puis créée le 5 juin 2019 à Clermont-Fd.

VALORISATION – BREVETS

• 1 brevet national (2011) et 2 brevets internationaux (2013, 2016)

MEMBRE DE SOCIÉTÉS SAVANTES

• Club Francophone de l’Autophagie (CFATG)
• European Society of Gene and Cell Therapy (ESGCT)