Department of Developmental and Stem Cell Biology

Institut Pasteur

25 Rue du Docteur Roux
Bâtiment Monod - 5ème étage
75724 Paris Cedex 15
France

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Ask Bruno about us!

Ask Germano about our research (extract from Cartaditalia magazine, N.3 2017)

Ambitions

What impact do you hope your research will have on society?

The genetic heritage we are born with remains unchanged throughout our lives. As a result, nothing that we experience during our lives is written, or memorised, in our DNA. This means that the DNA we pass on to our children does not contain any information about our life experiences. Research carried out during the last 20 years has raised the possibility, however, of the existence of other inheritance mechanisms that have nothing to do with DNA called epigenetic mechanisms. Numerous epigenetic modifications can take place during our lives and could, therefore, be passed on to future generations. That is why one of the fundamental questions we are trying to answer is whether these epigenetic modifications acquired during life can condition the existence of future generations. 

If this were the case, we would have to reconsider many of the hereditary diseases for which there is no clear genetic basis. For example, in our laboratory we are studying how exposure to different types of stress (temperature, pathogen infections) can be memorised and passed on to future generations. To study the molecular mechanisms of epigenetic transmission we use a microscopic worm that reproduces every three days, thereby allowing us to study the effect of epigenetic modifications across numerous generations in the space of a few weeks.

 

Motivations

Why did you choose this field of research and the laboratory in which you are currently working?

I first heard about new molecules that were able to regulate the activation of the genome at a lecture during my university studies in Italy. I was so curious about it that I decided to study these small RNA molecules for my PhD. That was the period in which numerous epigenetic modifications were discovered and the possibility of a connection between epigenetic modifications and these small RNA was emerging. That is why I decided to study the role of these molecules in epigenetic transmission in my postdoctoral studies. I was then ready to set up my own research laboratory to investigate epigenetic inheritance mechanisms. The Institut Pasteur was very interested in the topic and invited me to set up my laboratory in Paris. In addition to being one of Europe’s top research centres, the Institut Pasteur is also where two Nobel Prize winners, François Jacob and Jacques Monod, began studying gene regulation, which provides the basis for my ongoing studies.

Changes

What is the most important development in your field of research during the last 24 months?

One of the most important discoveries of the last two years is that certain epigenetic modifications can be transmitted to new individuals in a variety of animal species, both vertebrate and invertebrate. It is becoming increasingly clear, therefore, that epigenetic transmission is possible. Now it is up to us to understand in detail to what extent epigenetic inheritance influences the life of individuals.

Ambitions

Quel impact espérez-vous que vos recherches auront pour la société ? 

Le patrimoine génétique que nous acquérons à la naissance reste inchangé tout au long de notre vie. Si bien que tout ce que nous vivons au cours de notre existence ne viendra pas s’écrire ou être mémorisé dans notre ADN. Par consé-quent l’ADN que nous transmettons à nos enfants ne contient aucune information sur l’expérience de notre vie. Toutefois, ces vingt dernières années, des recherches ont indiqué l’existence possible de mécanismes nouveaux d’hérédité qui ne concernent pas l’ADN et que nous qualifions d’épigénétiques. De nombreuses modifications épigénétiques peuvent advenir pendant notre vie et elles pourraient donc être transmises aux générations suivantes. C’est pourquoi l’une des questions fondamentales auxquelles nous essayons d’apporter une réponse est de savoir si ces modifications épigénétiques acquises au cours de la vie peuvent conditionner l’existence des générations suivantes.

Si cela était confirmé, nous devrions réexaminer un grand nombre de maladies héréditaires pour lesquelles il n’existe pas de base génétique claire. Par exemple, dans notre laboratoire, nous étudions actuellement comment l’exposition à divers types de stress (température, infection par des pathogènes) pourrait être mémorisée et transmise aux générations suivantes. Pour étudier les mécanismes molé-culaires de cette transmission épigénétique nous utilisons un tout petit ver microscopique qui se reproduit tous les trois jours et nous permet ainsi d’étudier sur une période de quelques semaines l’effet de ces modifications épigéné-tiques sur plusieurs générations.

 

Motivations

Pourquoi avez-vous choisi ce domaine de recherche et le laboratoire où vous vous trouvez à présent ?

C’est lors d’un cours à l’université en Italie que j’ai entendu parler pour la première fois de nouvelles molécules capables de réguler l’activation du génome. Cela piqua à ce point ma curiosité que j’ai continué pendant mon doctorat l’étude de ces petites molécules d’ARN. Dans ces années-là, de nombreuses modifications épigéné-tiques avaient été découvertes et une connexion possible entre les modifications épigénétiques et ces petits ARN se dessinait. Voilà pourquoi pendant mon post-doctorat, j’ai décidé d’étudier le rôle de ces molécules dans la transmission épigénétique. À la fin de mon post-doctorat j’étais prêt à lancer mon laboratoire de recherche sur ces mécanismes épigénétiques d’hérédité. L’Institut Pasteur était très intéressé par ce sujet et m’a offert la possibilité d’installer mon laboratoire à Paris. L’Institut Pasteur est non seulement l’un des meilleurs instituts de recherche en Europe mais c’est également ici que deux prix Nobel, Jacob et Monod, ont mené leurs recherches sur la régula-tion génique qui, encore aujourd’hui, est au fondement de ce que j’étudie.

Changements

Quelle est la chose la plus importante qui soit arrivée dans votre domaine de recherche ces 24 derniers mois ?

L’une des découvertes fondamentales de ces deux dernières années a été la mise en évidence que certaines modifications épigénétiques peuvent être transmises à de nouveaux individus, dans différentes espèces d’animaux, vertébrés et invertébrés. Il apparaît donc de manière de plus en plus évidente qu’une transmission épigénétique est possible. Il nous reste à présent à comprendre dans le détail jusqu’à quel point l’hérédité épigénétique influence la vie des individus.

Ambizioni

Quale spera che sia l’impatto delle sue ricerche per la società?

Il patrimonio genetico che acquisiamo alla nascita rimane invariato per tutto il corso della nostra vita. Perciò, tutto ciò che viviamo durante la nostra esistenza non verrà scritto, o memorizzato, nel nostro DNA. Di conseguenza, il DNA che trasmettiamo ai nostri figli non contiene alcuna informazione sulla nostra espe-rienza di vita. Ricerche condotte negli ultimi vent’anni hanno però dato luce a nuovi possibili meccanismi di ereditarietà che non riguardano il DNA, e che chia-miamo epigenetici. Numerose modificazioni epigene-tiche possono avvenire durante la nostra vita e perciò potrebbero essere trasmesse alle generazioni successive. Ecco perché una delle domande fondamentali a cui cerchiamo di dare una risposta è se queste modifica-zioni epigenetiche acquisite durante la vita possano condizionare l’esistenza delle generazioni successive. Se questo fosse vero, dovremmo riconsiderare molte delle malattie ereditarie per le quali non esiste una chiara base genetica. Per esempio, nel nostro laboratorio stiamo studiando come l’esposizione a vari tipi di stress (tempe-ratura, infezione di patogeni) possa essere memorizzata e trasmessa alle generazioni successive. Per studiare i meccanismi molecolari di questa trasmissione epigene-tica usiamo un piccolissimo verme microscopico che si riproduce ogni tre giorni e ci consente perciò di studiare l’effetto di queste modificazioni epigenetiche in nume-rose generazioni nell’arco di alcune settimane.

 

Motivazioni

Perché ha scelto quest’area di ricerca e il laboratorio dove si trova adesso?

Durante una lezione universitaria in Italia, sentii parlare per la prima volta di nuove molecole capaci di regolare l’attivazione del genoma. Ne rimasi talmente incuriosito al punto di continuare durante il mio dottorato lo studio di queste piccole molecole di RNA. In quegli stessi anni numerose modificazioni epigenetiche erano state scoperte e una possibile connessione tra le modificazioni epigenetiche e questi piccoli RNA stava emergendo. Ecco perché poi, durante il mio post-dottorato, ho deciso di studiare il ruolo di queste molecole nella tra-smissione epigenetica. Finito il mio post-dottorato ero pronto a iniziare il mio laboratorio di ricerca su questi meccanismi epigenetici di ereditarietà. L’istituto Pasteur era molto interessato a questa tematica e mi ha offerto la possibilità di aprire il mio laboratorio a Parigi. L’istituto Pasteur, oltre a essere uno dei migliori istituti di ricerca in Europa, è stato il luogo dove due premi Nobel, François Jacob e Jacques Monod, hanno dato inizio allo studio della regolazione genica, il fondamento di quello che studio tuttora.

 

Cambiamenti

Qual è la cosa più importante che è successa nel suo campo di ricerca negli ultimi 24 mesi?

In questi ultimi due anni una delle fondamentali scoperte è stata l’evidenza che alcune modificazioni epigenetiche possono essere trasmesse a nuovi individui, in diverse specie di animali, vertebrati e invertebrati. E perciò sempre più evidente che una trasmissione epigenetica è possibile. Sta a noi ora capire nei dettagli fino a che punto l’ereditarietà epigenetica influenza la vita degli individui.