Nano-aiguilles pour l'interrogation cellulaire – NanoIntra

L’étude du comportement de cellules vivantes en interaction avec des réseaux de nanostructures a fait l'objet de nombreuses recherches. Ces études visaient à évaluer leur capacité à pouvoir manipuler ou modifier des cellules individuelles. Ces objets à fort rapport d'aspect sont actuellement utilisés dans de nombreuses applications dans le domaine biologique ou biomédical. Parmi ces nano-objets, nous trouvons les nano-aiguilles (NNs) qui sont rapidement apparues comme un outil d'interaction de choix très peu invasif pour venir sonder l'environnement intracellulaire. En effet, elles permettent de limiter les perturbations des processus physiologiques et de respecter l’intégrité cellulaire. Ces NNs offrent donc des avantages importants pour des études fondamentales en biologie cellulaire et moléculaire. Elles permettent aussi d’explorer de nouvelles approches translationnelles dans le domaine de la médecine régénérative et de précision. Plusieurs preuves de principe ont permis d'établir le potentiel énorme de ces NNs à pouvoir délivrer efficacement des molécules ou des nanoparticules directement au sein du cytosol cellulaire et à sonder le milieu intracellulaire de systèmes biologiques.
Avec l'allongement de l'espérance de vie, les maladies neurodégénératives comme la maladie d'Alzheimer (AD) toucheront un nombre croissant de personnes, éprouvant les systèmes de santé du monde entier. La prévention de l'agrégation de Tau est une des voies actuelles étudiée afin de guérir les troubles neurodégénératifs associés à AD. Tau est une protéine neuronale régulée par des événements de phosphorylation/déphosphorylation impliqués dans la propagation de la maladie d'Alzheimer. Tau est donc devenue une cible thérapeutique centrale. Les modèles cellulaires in vitro sont donc essentiels pour étudier les modifications intracellulaires de Tau (principalement la phosphorylation), les mécanismes d'agrégation et de propagation. Ces études permettront non seulement d'identifier de nouveaux biomarqueurs thérapeutiques, mais aussi de cribler et d'évaluer des médicaments potentiels. Afin de détecter précisément la présence de Tau et ses modifications post-traductionnelles dans le compartiment intracellulaire, nous proposons de développer une méthode très innovante et peu invasive pour sonder les cellules vivantes en utilisant des nano-aiguilles. Ces NNs permettront à la fois d’accéder au cytoplasme cellulaire et d’effectuer l’étude biomoléculaire du compartiment intracellulaire par désorption et ionisation assistée par laser (SALDI-MS). Le défi technologique consiste donc à fabriquer des NNs permettant à la fois la pénétration cellulaire tout en maintenant l'intégrité cellulaire et la détection par SALDI-MS de biomolécules intracellulaires. Le projet NanoIntra permettra le développement d'un nouveau type d'outil analytique puissant basé sur la détection de divers biomarqueurs et la mesure d’activités enzymatiques directement dans les cellules.
Ce projet s'inscrit dans de nombreux domaines d'activités scientifiques et de recherche. En effet, si la biologie et la physiologie concernent essentiellement les mécanismes de la vie à différents niveaux : moléculaire, cellulaire, tissulaire et systémique, la chimie et la physique, quant à elles, concernent plus particulièrement la maîtrise et la fabrication d’objets comme les nanomatériaux possédant de nouvelles propriétés.
La formalisation du vivant et le développement de nouveaux outils innovants pour l'analyse des sciences de la vie et de la médecine de précision favoriseront l’émergence de nombreuses applications thérapeutiques, diagnostiques et biomédicales. La mise en œuvre de projets de recherche innovants et compétitifs, nous aidera également à structurer la communauté d’acteurs importants (recherche, monde médical…), à soutenir la régionalisation des activités de R&D des industries de santé et à accroître l'attractivité de la recherche dans la région des Hauts-de-France.