Détail du laboratoire

Laboratoire du Dr Marc Germain

Mon laboratoire étudie les mécanismes régulant la fonction des mitochondries, l’organite responsable de la production de l’énergie cellulaire, et leur altération dans diverses pathologies. Nous nous intéressons particulièrement aux maladies mitochondriales, aux cellules souches cancéreuses et aux maladies neurodégénératives.

Recherches

Les mitochondries sont un centre métabolique crucial régulant un grand nombre de processus cellulaires, notamment la croissance et la différenciation cellulaires, le maintien des cellules souches et l'apoptose. Le contrôle de ces processus est réalisé en modulant l'activité mitochondriale. Ce contrôle est intimement associé aux modifications de l'architecture mitochondriale au niveau de la membrane externe et de la structure des crêtes (plis de la membrane interne), bien que les mécanismes sous-jacents soient encore mal compris. Ce processus, appelé dynamique mitochondriale, est régulé par plusieurs grandes GTPases, ainsi que par des sites de contact entre les mitochondries et le réticulum endoplasmique (RE), et nécessite le cytosquelette.

Mon laboratoire étudie les mécanismes régulant la fonction des mitochondries et leur altération dans diverses pathologies. Les travaux de mon laboratoire sont répartis sur trois axes qui s’entrecoupent :

Nous étudions les mécanismes moléculaires régulant la fonction mitochondriale en utilisant une variété de techniques d’imagerie, incluant sur des cellules vivantes, que nous analysons à l’aide de nouveaux outils d’analyse que nous avons développés. Ainsi, nous étudions comment les mitochondries changent leur structure et leur activité en réponse à des changements métaboliques et à l’interaction des cellules avec la matrice extracellulaire. Nous étudions également comment les sites d’interactions entre les mitochondries et le réticulum endoplasmique affectent la réplication de l’ADN mitochondrial.
Nous utilisons différents modères de dysfonction mitochondriale pour étudier comment des changements de l’activité mitochondriale, tels que trouvés dans le cancer et les maladies neurodégénératives, affectent la fonction et la survie des cellules. Dans ce contexte, nous nous intéressons particulièrement aux changements se produisant dans les lysosomes et la formation de vésicules extracellulaires.
En collaboration avec divers groupes de recherche, nous cherchons à comprendre comment les mécanismes étudiés en 1 et 2 contribuent à la pathologie des maladies mitochondriales. Dans ce contexte, nous utilisons des fibroblastes primaires provenant de patients ayant des maladies mitochondriales pour mieux comprendre les altérations cellulaires à la base de leur maladie. Le but à long terme de cet axe est d’identifier des cibles potentielles pour traiter ces maladies qui sont présentement incurables.

Les métastases représentent un stade cancéreux avancé entraînant de nombreux décès. La formation de métastases requiert la migration et l'invasion de cellules cancéreuses dans un nouveau tissu. L’image montre l’équivalent in vitro d’une cellule de cancer du sein qui a migré vers un nouveau site et est prête à proliférer. La migration cellulaire dépend du développement de protrusions cellulaires et de l'attachement à la matrice extracellulaire (MEC). Le cytosquelette d’actine (rouge) se réorganise lors de l’attachement à la MEC (rouge). Nous avons découvert que cette réorganisation modifie la structure des mitochondries (vert), l’organite responsable de la production de l’énergie cellulaire. Comme les mitochondries jouent plusieurs rôles importants dans le fonctionnement cellulaire, cette étude aidera à comprendre le rôle des mitochondries dans la progression tumorale.

Publications

Lounas A, Lebrun A, Laflamme I, Vernoux N, Savage J, Tremblay, M-E, Germain M, Richard F. (2022). Mitochondrial morphology in porcine cumulus cells: a 3D perspective. Scientific Reports. 12:15403: 1-10.

Bilen M, Benhammouda S, Slack RS, Germain M. (2022). The integrated stress response as a key pathway downstream of mitochondrial dysfunction. Current Opinion in Physiology. 28:100555: 1-12.

Tlili M, Acevedo H, Descoteaux A, Germain M, Heinonen KM. (2022). Cell- intrinsic Wnt4 ligand regulates mitochondrial oxidative phosphorylation in macrophages. Biol. Chem.298:102193: 1-15.

Ilamathi HS, Benhammouda S, Desrochers-Goyette J, Lines MA, Germain M. (2022). DRP1 regulates endoplasmic reticulum sheets to control mitochondrial DNA replication and segregation. BioRxiv. 10

Ilamathi HS, Ouellet M, Sabouny R, Desrochers- Goyette J, Lines MA, Pfeffer G, Shutt TE, Germain M. (2021). Mitomate Tracker: an automated tool to quantify nucleoid distribution. Scientific Reports. 11:22755: 1-14.

Klionski D et al. (2021). Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (Fourth Edition). Autophagy. 17: 1-382.

Amari L, Germain M. (2021). Mitochondrial Extracellular Vesicles – Origins and Roles. Front. Mol. Neurosci.14:767219: 1-7.

Todkar K, Chikhi L, Desjardins V, El-Mortada F, Pépin G, Germain M. (2021). Selective packaging of mitochondrial proteins into extracellular vesicles prevents the release of mitochondrial DAMPs. Nature Communications. 12:1971: 1-12.

Benhammouda S, Vishwakarma A, Gatti P, Germain M. (2021). Mitochondria Endoplasmic Reticulum Contact Sites (ERMCS): Tools to study organelle interaction. Cell. Dev. Biol.9:789959: 1-6.

Costa G, Caputi FF, Serra M, Simola N, Rullo L, Stamatakos S, Sanna F, Germain M, Martinoli MG, Candeletti S, Morelli M, Romualdi P. (2021). Activation of Antioxidant and Proteolytic Pathways in the Nigrostriatal Dopaminergic System After 3,4-Methylenedioxymethamphetamine Administration: Sex-Related Differences. Pharmacol.12:713486: 1-16.

Gatti P, Ilamathi HS, Todkar K, Germain M. (2020). Mitochondria Targeted Viral Replication and Survival Strategies—Prospective on SARS-CoV-2. Front. Pharmacol.11:578599: 1-9.

Todkar K, Chikhi L, Germain M. (2019). Mitochondrial interaction with the endosomal compartment in endocytosis and mitochondrial transfer. Mitochondrion. 49: 284-288.

Almutawa W, Smith C, Sabouny R, Smit RB, Zhao T, Wong R, Lee-Glover L, Desrochers-Goyette J, Ilamathi HS, Care4Rare Canada Consortium, Suchowersky O, Germain M, Mains PE, Parboosingh JS, Pfeffer G, Innes AM, Shutt TE. (2019). The R941L mutation in MYH14 disrupts mitochondrial fission and causes peripheral neuropathy. EBioMedicine. 45: 379-392.

Lounas A, Vernoux N, Germain M, Tremblay ME, Richard FJ. (2019). Mitochondrial sub-cellular localization of cAMP-specific phosphodiesterase 8A in ovarian follicular cells. Sci. 9:12493: 1-10.

Patten DA, Ouellet M, Allan DS, Baird S, Germain M, Harper ME, Richardson, R. (2018). Mitochondrial adaptation following ionizing radiation in human mesenchymal stem cells. FASEB J. May 21:fj201801483RR: 9263-9278.

Ouellet M, Guillebaud G, Gervais V Lupien St-Pierre D, Germain M. (2017). A novel algorithm identifies stress-induced alterations in mitochondrial connectivity and innermembrane structure from confocal images. PLoS Computational Biology. 13(6): e1005612.

St-Cyr Giguère F, Attiori Essis S, Chagniel L, Germain M, Cyr M, Massicotte G. (2017). The sphingosine-1-phosphate receptor 1 agonist SEW2871 reduces Tau-Ser262 phosphorylation in rat hippocampal slices. Brain Research. 1658: 51-59.

Todkar K, Ilamathi HS, Germain M. (2017). Mitochondria and Lysosomes: Discovering Bonds. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 5(Art. 106): 1-7.

Équipe

Post-doctorants :

Étudiants au doctorat (1694) :

Sara Benhammouda
Anjali Vishwakarma
Sungchan Jang
Anahita Kasmaie
Priya Priya

Étudiants à la maîtrise (1662) :

Jeudi, 02 mai 2024

mois courant