Peptide- Auto-assemblage induit par la polymérisation – PEPPISA

Depuis sa création en 2010, l'auto-assemblage induit par la polymérisation (PISA) a révolutionné la façon dont les polyméristes synthétisent des nano-objets par auto-assemblage de copolymères. La PISA consiste à synthétiser un bloc polymère solvophobe à partir d'un bloc polymère solvophile, en utilisant des techniques de polymérisation radicalaire contrôlée en milieux dispersés tels que la polymérisation en dispersion (ou en émulsion) RAFT. Au fur et à mesure que le bloc de polymère solvophobe grandit, le copolymère à blocs amphiphile ainsi formé s'auto-assemble pour minimiser les interactions solvant-polymère. La PISA est très avantageuse par rapport à d’autres techniques d’auto-assemblage de polymères car elle permet la préparation d’une grande variété de morphologies polymères (telles que les micelles sphériques, les micelles cylindriques, ou des vésicules entre autres) avec une grande pureté (les mélanges de morphologies souvent observés avec d'autres techniques d'auto-assemblage sont souvent évités), une grande reproductibilité et à des concentrations élevées (jusqu'à 50% en masse).
Les peptides et les protéines constituent une classe primordiale d'oligomères biologiques ou synthétiques possédant une variété presque infinie de propriétés structurelles et fonctionnelles. Ils constituent le coeur de la machinerie biologique et interviennent dans presque tous les processus biologiques. Les structures secondaires, tertiaires et quaternaires des protéines et des peptides sont généralement régies par des interactions non covalentes telles que des liaisons hydrogène, la chélation d'ions métalliques, l'empilement p-p, les forces de van der Waals, etc. En s'appuyant sur ces interactions, des structures peptidiques synthétiques plus simples capables de s'auto-assembler (les peptides auto-assemblants ou SAP) ont été conçues pour fournir des assemblages supramoléculaires. Les SAP forment des architectures tridimensionnelles organisées telles que des fibres, des rubans, des nanotubes ou des nanoparticules en interagissant les uns avec les autres via des interactions spécifiques non covalentes.
La combinaison des propriétés d'auto-assemblage des SAP et du procédé PISA pour obtenir des structures hybrides polymère-peptide n'a jamais été explorée. Le mécanisme à l'œuvre dans l'auto-assemblage des structures de copolymères diblocs (fibres, sphères, vésicules…) obtenus par PISA repose presque uniquement sur un équilibre hydrophile-lipophile, comme dans la plupart des travaux sur l’auto-assemblage de copolymères à blocs. Certaines études ont cependant montré que les interactions électrostatiques, dans le cas de stabilisants polycationiques ou polyanioniques étaient préjudiciables à la formation de morphologies d'ordre supérieur et limitaient les particules formées par PISA à des formes sphériques.
Dans ce contexte, PEPPISA propose d'étudier la combinaison originale de PISA et de SAP en tant qu'inducteurs de structuration pendant ou après le processus de polymérisation. Plus précisément, nous étudierons l’effet des interactions spécifiques des peptides sur la morphologie des objets obtenus par PISA. Notre objectif est de répondre aux questions scientifiques suivantes:
- Comment les SAP influencent-t-ils le procédé PISA?
- Quelle est l'influence de la localisation des SAP dans les nanoobjets?
- Les particules contenant les SAP peuvent-elles former des objets supramoléculaires d’ordre supérieur?
PEPPISA examinera donc l’interaction de l’auto-assemblage par PISA des copolymères diblocs gouverné par les phénomènes cinétiques et de l’effet de structuration des séquences peptidiques sous contrôle thermodynamique. Ce projet novateur permettra de mieux comprendre les mécanismes complexes compétitifs ou synergiques à l'œuvre lors de l'autoassemblage de copolymères diblocs contenant des peptides.