Outils thermoplasmoniques avancés pour le développement de la biologie thermique à l'échelle de la cellule unique – PlasmoTherm

La thermodynamique à l'échelle nanométrique (nanothermique) est un branche des nanotechnologies qui suscite actuellement un soudain gain d'intérêt, favorisé par le développement de nouvelles techniques de microscopies thermiques. Puisque toutes les disciplines de la science connaissent des phénomènes thermo-induits, les applications de la nanothermiques sont nombreuses et variées, situées aux interfaces entres thermique, nanooptique, nanochimie, dynamique des fluides, transitions de phase, magnetisme etc.


Les nanoparticules d'or jouent actuellement un rôle dominant en nanothermique puisqu'elle peuvent se comporter comme des nanosources de chaleur, sous illumination à leur longueur d'onde de résonance plasmonique, grâce à une absorption optique amplifiée. En d'autres termes, elle apparaissent comme l'outil le plus fondamental que l'on puisse utiliser pour des applications en nanothermique. Le domaine de recherche basée sur l'utilisation de nanoparticules d'or comme nanosources de chaleur est la thermoplasmonique. Il existe déjà des applications biomédicale (traitement du cancer, délivrance de médicaments, imagerie photoacoustique), et le domaine d'applications est maintenant en train de s'étendre à la chimie et à la physique.

Le but de ce projet est de mener des expériences pionières en thermoplasmonique pour la biology à l'échelle de la cellule unique. Dans un premier temps, nous implémenterons de nouvelles fonctionnalités au setup que nous possédons déjà afin de permettre les études sur cellules uniques. En particulier, nous allons mettre en place un microscope confocal de fluorescence, et un module de régulation thermique d'échantillons biologiques. Dans un second temps, nous aborderons des problèmes concrets en biologie thermique à l'échelle de la cellule unique. Toutes les expériences seront basées sur un chauffage de cellules par nanoparticules d'or et sur l'utilisation de notre nouvelle technique d'imagerie thermique, applicable en milieu cellulaire. Le premier problème biologique que nous étudierons est la (dé)polymérisation de microtubules à l'intérieur de cellules vivantes. Ce cas d'école nous permettra de démontrer les capacités de notre approche basée sur l'association de nanoparticules d'or et de notre technique d'imagerie thermique. Le second problème biologique que nous étudierons consistera à élucider le mécanisme à la base du guidage optique de neurones, un phénomène intriguant qui pourrait être induit par la température, comme certains articles récents l'ont spéculé, mais sans jamais le mesurer.