Imagerie et Contrôle Optique de l’Organisation Cellulaire (LOCCO)

Dahan

Maxime Dahan Chef d'équipe Tél :

Le but de notre groupe est de déchiffrer les mécanismes physiques et biologiques qui permettent le maintien de l’architecture multi-échelles des cellules vivantes.

A cette fin, il est essentiel d’analyser la mobilité des protéines à l’échelle moléculaire tout en tenant compte des aspects stochastiques qui gouvernent le comportement de ces molécules. Par ailleurs, du fait que le transfert d’informations entre les échelles moléculaires et cellulaires est réglé par de complexes réseaux d’interactions, il est important d’en décrire les propriétés globales en fonction des composants moléculaires uniques.

Dans ce contexte, notre équipe développe et applique deux techniques d’imagerie complémentaires: (1) avec les outils d’imagerie de molécules uniques nous sondons les caractéristiques structurelles, stoechiométriques et dynamiques des assemblages macromoléculaires dans les cellules vivantes, (2) avec la manipulation optogénétique nous étudions comment réagissent les cellules en leurs appliquant des perturbations contrôlées afin de disséquer les circuits moléculaires impliqués.

Nos thèmes de recherches actuels portent sur:

  • Le développement des outils pour l’imagerie en super-résolution : nous visons l’implémentation de nouvelles méthodes pour la détection de molécules uniques avec un intérêt particulier pour l’imagerie en 3D dans les cellules vivantes.
  • La recherche de cibles pour les protéines de liaison à l’ADN : nous sondons à l’échelle moléculaire les mécanismes par lesquelles les protéines de liaison à l’ADN trouvent leurs sites cibles dans le noyau de cellules eucaryotes vivantes.
  • La manipulation magnétique de la signalisation intracellulaire : notre objectif est d’utiliser des billes magnétiques pour contrôler and manipuler les évènements de signalisation à l’intérieure des cellules vivantes.
  • Le contrôle optogénétique de la polarisation cellulaire : nous employons des outils basés sur la sensibilité de certaines protéines à la lumière pour contrôler la localisation et l’activité de certaines molécules, ceci couplé à des images de microscopie permettant d’analyser au niveau moléculaire et cellulaire les processus de migration et de division cellulaire.

 

Selected list of publications

  1. Spencer C. Knight, Liangqi Xie, Wulan Deng, Benjamin Guglielmi, Lana Bosanac, Lea B. Witkowsky, Elisa T. Zhang, Mohamed El Beheiry, Maxime Dahan, Zhe Liu, Jennifer A. Doudna and Robert Tjian, “Dynamics of CRISPR-Cas9 Genome Interrogation in Living Cells”, Science (2015) 350:823-6.
  2. Normanno, L. Boudarene, C. Dugast-Darzacq, J. Chen, C. Richter, F. Proux, O. Benichou, R. Voituriez, X. Darzacq, and M. Dahan, « Probing the target search of single DNA-binding proteins in mamallian cells », Nat. Commun. 6:7357 (2015).
  3. Mohamed El Beheiry, Maxime Dahan and Jean-Baptiste Masson, « InferenceMAP: Whole-cell Mapping of Single-Molecule Dynamics with Bayesian inference », Nature Methods 12, 594–595 (2015).
  4. Bassam Hajj, Jan Wisniewski, Mohamed El Beheiry, Jiji Chen, Andrey Revyakin, Carl Wu, Maxime Dahan, « Whole-cell, multicolor, super-resolution imaging using volumetric, multifocus microscopy », PNAS (2014) 111(49):17480-5.
  5. Jiji Chen, Zhengjian Zhang, Li Li, Bi-Chang Chen, Andrey Revyakin, Bassam Hajj, Wesley Legant, Maxime Dahan, Timothee Lionnet, Eric Betzig, Robert Tjian, and Zhe Liu, “Single-molecule Dynamics of Enhanceosome Assembly in Embryonic Stem Cells”, Cell (2014) 156, 1274–1285.
  6. Ibrahim Cisse, Ignacio Izeddin, Sebastien Causse, Lydia Boudarene, Adrien Senecal, Leila Muresan, Claire Dugast-Darzacq, Bassam Hajj, Maxime Dahan, Xavier Darzacq, « Real time dynamics of RNA Polymerase II clustering in live human cells », Science (2013) 341, 664-7.
  7. El Beheiry and M. Dahan, “ViSP: tool for visualizing 3D super-resolution data”, Nature Methods (2013) 10, 689–690.
  8. Christian G. Specht, Ignacio Izeddin, Pamela C. Rodriguez, Mohamed El Beheiry, Philippe Rostaing, Xavier Darzacq, Maxime Dahan and Antoine Triller ”Quantitative nanoscopy at inhibitory synapses: counting gephyrin molecules and receptor binding sites”, Neuron (2013) 79, 308–321.
  9. Etoc, D. Lisse, Y. Bellaiche, J. Piehler, M. Coppey, M. Dahan, « Subcellular control of Rac signalling by magnetogenetic manipulation in living cells», Nature Nanotechnology (2013) 8, 193–198.
  10. Abrahamsson, J. Chen, B. Hajj, S. Stallinga, A. Katsov, J. Wisniewski, G. Mizuguchi, P. Soulle, F. Mueller, C. Dugast Darzacq, X. Darzacq, C.Wu, C. I. Bargmann, D. A. Agard, M. Dahan and M.G.L. Gustafsson, “Fast multi-color 3D imaging using aberration corrected multi-focus microscopy”, Nature Methods (2013) 10(1):60-3.
  11. Studer, J. Bobin, M. Chahid, H. Moussavi, E. Candes, M. Dahan, « Compressive Fluorescence Microscopy for Biological and hyperspectral imaging» Proc. Natl. Acad. Sci. USA (2012) 109(26):E1679-87
  12. Pinaud, S. Clarke, A. Sittner, and M. Dahan, “Probing cellular events, one quantum dot a time”, Nature Methods 7, 275-85 (2010).
  13. Bouzigues, M. Morel, A. Triller, M. Dahan, « Asymmetric redistribution of GABAA receptors during GABA gradient sensing by nerve growth cones », Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 11251 (2007).
  14. Courty, C. Luccardini, Y. Bellaiche, G. Cappello, M. Dahan, « Tracking individual kinesin motors in living cells using single quantum dot imaging », Nanolett. 6, 1491-1495 (2006).
  15. Brokmann, J.P. Hermier, G. Messin, P. Desbiolles, J.P. Bouchaud, et M. Dahan, « Statistical Aging and Non-ergodicity in the fluorescence of single nanocrystals », Phys. Rev. Lett. 90, 120601-1 (2003).
  16. Dahan, S. Lévi, C. Luccardini, P. Rostaing, B. Riveau and A. Triller, « Diffusion dynamics of glycine receptors revealed by single quantum dot tracking » Science 302, 442 (2003).
  17. Deniz A., Laurence T., Beligere G., Dahan M., Martin A., Chemla D., Dawson P., Schultz P., and Weiss S., « Single-molecule protein folding: Diffusion fluorescence resonance energy transfer studies of the denaturation of chymotrypsin inhibitor 2 »,  Natl. Acad. Sci. USA 97, 5179-5184 (2000).