Développement de nano-objets moléculaires pour l’étude et le contrôle des fonctions synaptiques et des propriétés de réseaux cellulaires.


Nom du porteur : Peter I. Dalko

Laboratoire d'appartenance :  Laboratoire de chimie et biochimie pharmacologiques et toxicologiques, Univ. Paris Descartes, UMR 8601, (Dir. I. Artaud)

Thématiques de l'ATP concernées:
- Le développement de nouvelles imageries et de nouvelles méthodes de traitement d'images.
- L'imagerie des interactions des molécules cellulaires et de la physiologie cellulaire

Champ disciplinaire principal: Chimie/Pharmacie

Thématiques de l'ATP concernées:
- Biologie
- Physique

Résumé:

Les composés « cagés » ou photoactivables représentent des sondes remarquables pour l’étude de mécanismes cellulaires Ils sont constitués d’un groupement biologiquement inerte (la « cage ») liés à une entité bioactive ou bien à une « rapporteurs » libérée par photolyse. En raison de variations possibles d’intensité, de temps d’application, de type et de direction du rayon lumineux, la photoactivation permet à la fois une grande précision et une flexibilité uniques pour contrôler l’activité biochimique d’un système cellulaire avec une haute résolution spatio-temporelle. En effet, elle permet notamment d’initier des réactions à des échelles de temps et spatiales compatibles avec les processus complexes, et peut être combinée avec l’imagerie optique.

(A) Développement de sondes pour le contrôle des actions synaptiques en 4 dimensions (espace/temps) : La conception et la synthèse des cages multiphotoniques permettant la libération des neuromédiateurs rapides avec une résolution ≤1 fL (femtolitre) dans un espace choisi ont été initiées dans notre équipe. L’analyse photochimique des cages dipolaires, quadrupolaires et octupolaires dans des conditions UV montrent, que nos molécules possèdent une rendement quantique supérieure à des composés décrits dans la littérature.

(B) Développement de sondes pour l’analyse et le contrôle des communications synaptique et cellulaire en multi-dimensions (espace-temps pour un grand nombre d’évènements) : Il n’existe à l’heure actuelle aucun objet qui permet d’effectuer le contrôle et/ou l’analyse quasi simultané de plusieurs évènements cellulaires. Nous développons un système permettant d’armer et de désarmer sélectivement des cages à volonté ainsi permettant un contrôle cellulaire en multi-dimensions. L’étude permettant de découpler parfaitement l’action des deux étapes c-à-d armer les cages et libérer le composé biologiquement actif, est en cours.

(C) Développement des sondes pour des études physiologiques fonctionnelles : La limitation pour une utilisation in vivo des cages provient de la faible pénétration de la lumière dans des tissus complexes ne permettant d’atteindre qu’une zone de quelques centaines de nanomètres. Cet inconvénient caractérise également l’ensemble des méthodes de la photothérapie actuelle utilisant la lumière visible. Pour contourner ce problème, nous développons des cages moléculaires armées d’antennes pour récolter le rayonnement X ou gamma très pénétrant et peu intense et transférer par résonance une part de cette énergie vers la cage : l’énergie transférée conduira à la libération des molécules choisies, contrôlés par une irradiation locale très ciblée.

Mots-clefs: Cage moléculaire; photoactivation ; two-photon ; biologie synthétique ; nano-biotechnologie ; biocapteur à temps réel