– Biomodulator

L'auto'organisation des cellules comme la formation du cytosquelette et la transduction de signaux résulte du comportement collectif des molécules. Une stratégie élégante de la nature est de réguler l'auto-organisation par des voies de signalisation finement ajustables. Ici nous proposons une
approche générale basée sur l'utilisation des nanoparticules pour moduler dans l'espace et dans le temps les composants cellulaires de signalisation.
L'idée est de générer un gradient de concentration de protéines et de localiser spatialement des protéines cibles ou de les inactiver par un chauffage local. La température peut affecter les constantes cinétiques impliquées dans les auto-assemblages biologiques. Ces deux paramètres extérieurs peuvent êtres modulés avec les nanoparticules. Notre choix est d'utiliser des nanoparticules hybrides magnétiques et fluorescentes de petites tailles (de diamètre 30 à 250 nm) couplées à des protéines. Ces complexes de nanocristaux combinent à la fois les robustes propriétés de fluorescence des QDs (quantum dots) et des propriétés magnétiques (oxyde de fer) mais aussi une activité biologique. La combinaison de ces trois propriétés est utilisée pour interférer avec les gradients de protéines naturels et éventuellement changer les propriétés de la cellule. Deux systèmes biologiques avec des propriétés d'auto-assemblage remarquables sont étudiés pour tester l'efficacité des nanoparticules comme modulateurs des voies de signalisation. Les deux systèmes ont en commun un réseau de voies de signalisation qui a des propriétés très intéressantes : leurs activités dépendent de la concentration spatiale de
protéines et possèdent d'importants effets de coopérativité. La première application se focalise sur la génération et le contrôle par le champ magnétique, de gradients spatiaux de régulateurs de microtubules liés à des nanoparticules. Le contrôlespatiotemporel de la croissance du réseau de microtubules est un point'clé pour la morphologie, l'adaptation et la différentiation des cellules. Nous mettons au point des systèmes expérimentaux où les changements de morphologie des microtubules sont suivis en fonction des propriétés de gradients appliqués. Dans la seconde application, le complexe protéine-NP est spatialement situé dans un environnement confiné (émulsion ou vésicule et cellule). La manipulation des particules sous champ
magnétique devrait permettre de guider la morphologie des microtubules in'vitro et in'vivo et mettre en lumière le rôle de l'information positionnelle dans la division cellulaire asymétrique. Finalement les nanoparticules recouvertes d'un réceptor antagoniste sont mises en contact de cellules contenant le récepteur Notch impliqué dans la division asymétrique des cellules. La question est ici de tester la capacité des nanoparticules à induire une ségrégation des récepteurs membranaires sous champ magnétique et d'activer ainsi Notch pour déboucher vers une transcription de gène dans la cellule.
Toutes ces expériences démontreront la possibilité de contrôler les voies de signalisation avec ces nouvelles nanoparticules hybrides magnétiques et QD.