Intégration d’aptamères nucléiques au sein de matrices de silice pour l’élaboration de nanocomposites biofonctionnels. – SIN-Aps

Ce projet concerne l'élaboration de matériaux hybrides biostimulables originaux. Notre stratégie repose sur l'utilisation de briques élémentaires organiques et inorganiques afin de tirer profit de leurs propriétés, en termes d'auto-assemblage et de reconnaissance moléculaire, ainsi que de structuration. La plupart des édifices biologiques (tels que l'ADN) résultent d'auto-assemblage et de reconnaissance moléculaire. Afin d'exploiter ces propriétés, nous proposons d'utiliser de courtes séquences d'acides ribo- et desoxyribonucléiques pour initier l'auto-assemblage du gel hybride et lui conférer des propriétés de reconnaissance moléculaire. En particulier, nous envisageons d'utiliser des séquences nucléiques spécifiques ou aptamères. Ces séquences possèdent une affinité et sélectivité très importante pour une grande diversité de ligands. L'utilisation conjointe de nanoparticules (NP) de silice vise à élaborer des gels auto-assemblés de structure et propriétés contrôlées. Les matrices de silice sont des candidats particulièrement intéressants pour la construction de biomatériaux modulables. La méthode sol-gel permet en milieu aqueux et à température ambiante d'obtenir des NP de silice de dimensions contrôlées, stables chimiquement et biologiquement inertes. De plus, ces NP peuvent être fonctionnalisées de multiples façons, notamment pour le greffage d'acides nucléiques. A partir de ces NP hybrides, la conception de gels auto-assemblés repose sur l'appariement de séquences nucléiques complémentaires. L'incorporation d'un aptamère à ce gel vise à lui conférer la capacité de s'associer de façon spécifique à un ligand de choix. La fixation du ligand induit un changement conformationnel de l'aptamère, qui peut être exploité pour empêcher l'appariement des séquences nucléiques complémentaires et ainsi induire le désassemblage du gel. Ainsi, la transition de gel à solution est initiée de façon spécifique, suite à la fixation du ligand. Afin d'évaluer la bonne réponse du gel et de détecter rapidement la fixation du ligand, nous proposons d'incorporer un système de détection optique, ayant des propriétés dépendantes de la structure du gel, pour convertir la transition de gel à solution en signal détectable. A ce titre, nous envisageons d'utiliser des NP d'or, dont les propriétés optiques dépendent notamment de leur état d'agrégation. L'incorporation de ces NP dans le gel peut ainsi permettre de détecter un signal optique suite à la liaison d'un ligand spécifique, résultant de la transition de l'état «NP d'or agrégées» (confinement au sein du gel) à «NP d'or dispersées» (dissociation du réseau). Afin de caractériser le gel ainsi que le système de détection optique, nous proposons d'utiliser différentes techniques (MET, RMN, SAXS, DLS). La technique d'exaltation Raman de surface sera également utilisée en collaboration avec le laboratoire ITODYS (Université Paris 7). L'élaboration de ce gel hybride biostimulable ainsi que l'incorporation du système de détection optique constitue la partie centrale de ce projet et représente de nombreux enjeux dans le domaine des systèmes auto-assemblés et des biomatériaux. Cependant, un défit supplémentaire de ce projet consiste à adapter ce système à une cible biologique d'intérêt. Dans ce contexte nous envisageons la conception d'un gel stimulable en réponse à la présence de marqueurs biologiques spécifiques d'une pathologie. Avec l'aide de l'équipe ERRMECe (Université de Cergy-Pontoise), nous proposons de nous intéresser à la détection de cellules tumorales du cancer de l'ovaire. Cette étape nécessite la synthèse et l'auto-assemblage d'un gel de NP de silice incorporant un aptamère spécifique d'un marqueur du cancer de l'ovaire ainsi que l'optimisation de la réponse du gel in vitro, en présence de lignées cellulaires. Ce projet interdisciplinaire repose sur des compétences diverses pour la synthèse, la caractérisation et l'application biologique de gels hybrides biostimulables et dans ce contexte s'ouvre sur différentes communautés scientifiques, de la chimie des matériaux à la médecine, tant d'un point de vue fondamental qu'appliqué.