Proposition Thèse 2010 avec Guillaume

Françoise Livolant

Informations

• Publié par: Insya
• Nombre de lectures: 32
• Langue: Français

Extrait

Études Physico-Chimiques et Ingénierie de Nanosystèmes Viromimétiques
Auto-Assemblés


Directrice de thèse Co-directeur de thèse
Françoise LIVOLANT Guillaume TRESSET
Tél: [phone] Tél: [phone]
e-mail: [e-mail] e-mail : [e-mail]


Laboratoire de Physique des Solides (UMR 8502)
Université Paris-Sud
Bâtiment 510
91405 Orsay Cedex


Les dernières avancées en physico-chimie, biologie moléculaire et médecine deviennent de
plus en plus intégrées afin de développer des méthodes efficaces pour la prévention et le
contrôle des maladies. Avec l'avènement des nanosciences, des efforts combinés devraient
rendre possible la conception de nanomachines multifonctionnelles capables de cibler
spécifiquement certaines cellules, de les marquer pour l'imagerie et/ou d'y administrer un
agent thérapeutique, et ce, avec une efficacité élevée. Les nanosystèmes inspirés des virus –
dits aussi viromimétiques – exploitent les facultés des virus naturels à pénétrer dans les
cellules cibles grâce aux mécanismes complexes qu’ils ont développés au cours de leur
évolution. La thèse se consacrera à la construction raisonnée de nanosystèmes viromimétiques
constitués d'une capside virale contenant un objet fonctionnalisé, et éventuellement
enveloppée.

A ce jour, les protéines de capside peuvent être produites aisément en grande quantité et auto-
assemblées in vitro pour former des « virus-like particles » (VLPs) monodisperses, robustes et
de structure hautement symétrique, souvent icosahédrique. On sait tirer parti de leurs
interfaces interne et externe et de leur volume interne pour les transformer en cargos
1moléculaires [ ]. Par génie génétique et bioconjugaison chimique, il a ainsi été possible de
former des VLPs portant des groupes réactifs en surface sur lesquels peuvent être greffés des
2billes d’or, des polypeptides reconnaissant spécifiquement certains types cellulaires [ ], ainsi
que des chaînes de polyéthylène glycol (PEG) qui limitent les interactions non-spécifiques
3avec les membranes cellulaires [ ]. La surface interne a été utilisée pour nucléer la synthèse de
4particules minérales dans le volume de la capside [ ]. Une autre stratégie a consisté à
5assembler ces VLPs autour de nanoparticules mais seules des billes d’or [ ], des particules
6 7magnétiques [ ] ou des chaînes de polymères [ ] ont pu être encapsulées avec succès dans des
capsides protéiques assemblées in vitro.

L'objectif de cette thèse sera d’encapsuler des acides nucléiques utilisables pour le transfert de
gènes. Il conviendra d'élucider les interactions moléculaires entre protéines virales, objet
encapsulé et enveloppe, en vue d'aboutir à un auto-assemblage efficace et homogène des
nanosystèmes. Une attention toute particulière sera apportée aux conditions d'auto-assemblage
en vue de produire des objets aux caractéristiques (structure, taille et charge) finement
contrôlées.
Université Paris-Sud XI – Directeur de l’Ecole doctorale: Marc Pallardy, [e-mail]
5, rue Jean-Baptiste Clément 92296 Châtenay-Malabry cedex
Sécrétariat : Mme Lucie Landry Tél. [phone] – [e-mail]





Les protéines virales proviendront du calicivirus Newbury, un virus qui infecte les cellules
*intestinales des bovins . Elles seront éventuellement génétiquement modifiées pour optimiser
leur charge de surface et leur tropisme cellulaire. Les objets à encapsuler seront dans un
premier temps des nanoparticules d'or et de polystyrène de taille et de charge variées afin de
procéder à une étude physico-chimique systématique et de mettre au point les méthodes sur
des systèmes faciles à contrôler. Nous passerons dans un deuxième temps à l’encapsulation
des acides nucléiques qui devront être préalablement condensés à l’aide de phospholipides
8associés avec des cations multivalents [ ] ou à l’aide d’autres agents de condensation tels que
9 10des polycations, des polypeptides ou des protéines [ , ] pour obtenir des complexes de taille,
charge, et structure contrôlées. Enfin, les nanosystèmes pourront être entourés d’une
membrane lipidique à l'instar des virus enveloppés ou bien fonctionnalisés avec des
marqueurs fluorescents ou des polymères PEG.

11Les techniques de caractérisation incluront la cryo-microscopie en film mince [ ] avec des
traitements numériques d'image, ainsi que la diffusion aux petits angles des rayons X sur le
synchrotron Soleil et des neutrons sur le réacteur Orphée du Laboratoire Léon Brillouin. Une
méthode de caractérisation basée sur le transfert d'énergie par résonance de type Förster
(FRET) permettra éventuellement de quantifier le taux d'encapsulation et d'obtenir la
cinétique d'auto-assemblage à haute résolution temporelle. Par ailleurs, le partenariat déjà
initié avec le Laboratoire de Virologie Moléculaire et Structurale offrira la possibilité de
12résoudre les structures au niveau atomique par cristallographie [ ].

Le candidat devra faire preuve d'un goût prononcé pour la recherche multidisciplinaire avec
un intérêt particulier pour les nanobiosciences. Il devra avoir une formation de physicien
expérimentateur, biophysicien ou biochimiste.




* Ces virus sont inoffensifs pour l’homme. Les protéines seront purifiées au Laboratoire de
Virologie Moléculaire et Structurale (Gif-sur-Yvette) grâce à une collaboration déjà établie avec S.
Bressanelli (Contrat « Prise de risque CNRS » G. Tresset, 2010).

1 Douglas T. and Young M., Science 312 (2006) 873-875.
2 Chatterji A. et al, Bioconjug. Chem. 15 (2004) 807-813.
3 Brunel F.M. et al, Nano Lett. 10 (2010) 1093-1097.
4 Douglas T. and Young M.J., Nature 393 (1998) 152.
5 Sun J. et al, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104 (2007) 1354-1359.
6 Huang X. et al, Nano Lett. 7 (2007) 2407-2416.
7 Hu et al, Biophys. J. 94 1428-1436.
8 Tresset G. et al, Biophys. J. 93 (2007) 637.
9 Raspaud E. et al, Biophys. J. 74 (1998) 381–393.
10 Toma A. et al, Biomacromolecules 10 (2009) 2129–2134.
11 Leforestier A. et Livolant F., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106 (2009) 9157.
12 Roche S. et al, Science 315 (2007) 843.

(Les publications en gras sont des publications de l’équipe sur le sujet)