IGDR Keynote Lectures - Dr. Julia Mahamid, European Molecular Biology Laboratory - Amphithéâtre A - Bâtiment 2 - Campus Santé Villejean - Université De Rennes

Julia Mahamid

Responsable de l’unité de Biologie des Systèmes Moléculaires au Laboratoire Européen de Biologie Moléculaire (EMBL)

Les récentes avancées technologiques en tomographie cryo-électronique (cryo-ET) ouvrent la possibilité révolutionnaire d'imager des complexes macromoléculaires dans leur contexte cellulaire ou multicellulaire natif, avec une résolution quasi atomique. Cette approche permet de révéler directement comment leurs différents états conformationnels et leurs réseaux d'interactions sont liés aux fonctions biologiques.
Nous améliorons les techniques de préparation d'échantillons pour la cryo-ET in cellulo, notamment l'amincissement par faisceau d'ions focalisé sous cryogénie (cryo-FIB) et la microscopie de fluorescence corrélative 3D (à super-résolution). La préparation de ces « fenêtres électron-transparentes » spécifiques permet d'attribuer les structures macromoléculaires à partir des images tridimensionnelles à haute résolution capturées par cryo-ET, en s'appuyant sur une gamme de méthodes, dont la reconnaissance de motifs computationnelle et le développement de nouveaux marqueurs moléculaires génétiquement codés. Par ailleurs, l'intégration de multiples sources de données est essentielle pour interpréter les signatures structurales identifiées.
Par exemple, en utilisant le pathogène humain à génome réduit Mycoplasma pneumoniae comme modèle cellulaire minimal, nous avons combiné la spectrométrie de masse par réticulation à l'échelle cellulaire entière et la cryo-ET cellulaire pour établir un modèle structural intégratif in cellulo des ARN polymérases en cours de transcription, couplées à des ribosomes en traduction. Nos contributions aux méthodes computationnelles permettent désormais de résoudre ces machines moléculaires à haute résolution, de révéler des antibiotiques de petite taille liés à leur site actif dans les ribosomes au sein du pathogène intact, de capturer des instantanés de leur dynamique structurale et d'élucider les fonctions de complexes macromoléculaires jusqu'alors inconnus.
Une telle intégration de méthodes de pointe déverrouille un potentiel énorme pour une compréhension mécanistique à l'échelle systémique grâce à la biologie structurale in cellulo.
Julia Mahamid est une biologiste cellulaire et structurale, spécialiste de la microscopie électronique. Elle a obtenu un doctorat en chimie en 2010 à l’Institut Weizmann (Israël), suivi d’un postdoctorat à l’Institut Max Planck de biochimie (Allemagne). Elle a rejoint l’EMBL en 2017 comme cheffe de groupe, puis est devenue responsable de l’unité Molecular Systems Biology en 2024, aux côtés de Nassos Typas. Son travail pionnier en cryo-tomographie électronique a permis des avancées majeures dans la visualisation 3D des processus cellulaires, notamment pour étudier la synthèse des protéines et l’organisation des condensats biomoléculaires.

Thématiques de recherche

Julia Mahamid et son équipe se concentrent sur :

• ➠ L’analyse structurale in-cell pour décrypter les architectures moléculaires fonctionnelles sous-jacentes à la compartimentation cellulaire par séparation de phase (phase separation) et l’encombrement moléculaire (molecular crowding).
• ➠ L’utilisation de la cryo-tomographie électronique (cryo-ET) pour imager des complexes macromoléculaires à l’intérieur des cellules, avec une résolution quasi atomique, afin de comprendre comment leur composition et leur conformation sont liées aux fonctions biologiques.
• ➠ L’étude des assemblages supra-moléculaires (comme les condensats biomoléculaires) et leur rôle dans l’organisation fonctionnelle du cytoplasme, en combinant des approches de biologie structurale, cellulaire et systémique.
• ➠ L’intégration d’approches omiques et de biologie des systèmes pour transformer les découvertes structurales en compréhension mécaniste, notamment dans des modèles comme les cellules souches pluripotentes humaines ou les organoïdes 3D.

Prix et distinctions

• ➠ Prix Leibniz (2025) – Décerné par la Fondation allemande pour la recherche (DFG) pour ses contributions exceptionnelles en biologie structurale in-cell.
• ➠ Médaille d’or EMBO (2023) – Pour ses contributions remarquables en biologie cellulaire structurale et le développement de techniques innovantes pour visualiser la machinerie cellulaire.
• ➠ Prix de biophysique de Francfort (2022) – Pour ses avancées en imagerie cellulaire haute résolution.
• ➠ Prix Ernst Ruska (2021) – Pour ses travaux en microscopie électronique cryogénique.

Partenariat avec l’école doctorale Sciences de la vie et de la santé

Dans le cadre du partenariat avec l’école doctorale Sciences de la Vie et de la Santé, la participation aux conférences "IGDR Keynote Lectures" est prise en compte dans les heures de formation des doctorantes et doctorants à raison de 1h00/conférence, avec une participation minimale à trois conférences.